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【文獻(xiàn)篇】碳化鋯骨架增強(qiáng)熱解炭復(fù)合材料具有可調(diào)的機(jī)械強(qiáng)度、熱物理性能和耐燒蝕性能 2021-07-27

耐火碳化物具有硬度高、模量高、化學(xué)惰性好、抗燒蝕性能好等一系列優(yōu)良性能，在惡劣環(huán)境中被廣泛用作熱結(jié)構(gòu)件。在碳化物中，碳化鋯(ZrC)的密度(6.6g/cm³)遠(yuǎn)低于其他碳化物

WC（15.6g/cm³）

TaC（14.5g/cm³）

HfC（12.7g/cm³）

NbC（8.5g/cm³）

碳化鋯(ZrC)陶瓷還具有良好的抗燒蝕和抗氧化性能。它還是理想的工作在2200-3000℃的高超聲速航天器結(jié)構(gòu)部件的材料。

西北工業(yè)大學(xué)付前剛教授和張佳平副教授團(tuán)隊(duì)在外文期刊Corrosion Science上發(fā)表了題目為《碳化鋯骨架增強(qiáng)熱解炭復(fù)合材料具有可調(diào)諧的機(jī)械強(qiáng)度、熱物理性能和耐燒蝕性能》的文章，文章中采用熱壓燒結(jié)和等溫化學(xué)氣相滲法制備了不同ZrC/PyC質(zhì)量比的碳化鋯(ZrC)骨架增強(qiáng)熱解碳(ZrC-C)復(fù)合材料。在200~1500℃時(shí)，其熱膨脹系數(shù)控制在4.95×10-6-7.34×10-6 ℃-1。隨著ZrC/PyC質(zhì)量比由1.4增加到2.4，ZrC-C復(fù)合材料Z軸抗壓強(qiáng)度由188.0±6.9增加到252.6±11.2MPa。在2.4MW/m²的熱流條件下，氧乙炔火焰燒蝕60s后，樣品表面溫度從2177℃上升到2272℃，線性和質(zhì)量燒蝕速率分別從5.290±1.267um/s下降到0.766±0.587um/s和從3.504±0.375 mg/s下降到0.451±0.138mg/s。碳化鋯(ZrC)氧化形成的高含量氧化鋯(ZrO₂)骨架進(jìn)一步抑制了復(fù)合材料的消耗。有限元模擬結(jié)果表明，隨著ZrC/PyC重量比的增加熱應(yīng)力增大。

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