超高温陶瓷先驱体及复合材料(Cf/MC-SiC, M=Zr, Hf)的制备和性能调控研究

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以高速度、高可靠性为主要技术特征的高超声速飞行器(如高超声速导弹、可重复使用运载器)已成为航空航天和武器系统的主要发展方向,将在未来国家和发展中发挥重要作用,也是各主要军事大国正努力抢占的战略技术制高点。针对高超声速飞行器对具有耐高温、耐烧蚀、抗氧化特性的热防护材料的迫切需求,本项目开展了新型超高温陶瓷先驱体的制备,陶瓷转化以及Cf/MC-SiC (M=Zr, Hf)超高温陶瓷基复合材料的制备和界面、性能调控研究:(1)采用Pechini配位聚合法,筛选出柠檬酸为配体,乙二醇为单体,ZrCl2‧8H2O为金属源成功制备了ZrC陶瓷,基于同一方法还成功制备了HfC、HfxZr1-xC三元固溶体陶瓷;(2)基于自制先驱体开展了Cf/MC-SiC(M=Zr, Hf)超高温陶瓷基复合材料的制备、结构、组成及性能研究,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP),研究了CVD SiC和PyC界面涂层,预制件结构和参数,基体组成等对复合材料性能的影响,以Cf/ZrC-SiC结果为例,最高弯曲强度可达431.6±27.2 MPa,最低质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.60±0.03 mg‧cm-2·s-1和0.011±0.0004 mm/s。 本项目研制的新型超高温陶瓷先驱体具备成本低、原材料来源广泛、黏度适中、陶瓷产率高、结构稳定性好等优点,且具备较强的推广性,由其制备的Cf/MC-SiC(M=Zr, Hf)超高温陶瓷基复合材料也显示出优异的力学性能及抗烧蚀性能,因此,本项目的研究对促进超高温陶瓷基复合材料的发展和应用具有重要参考作用。