C／C－Cu復(fù)合材料的燒蝕形貌和燒蝕機理

孫 樂 王 成 宗彥旭 吳坤堯 丁 旭

（1 西安航空學(xué)院材料工程學(xué)院，西安 710077）

（2 西安航空學(xué)院新材料研究所，西安 710077）

0 引言

C／C－Cu復(fù)合材料通過向多孔的C／C復(fù)合材料預(yù)制體中引入低熔點的Cu，兼具Cu高導(dǎo)電、導(dǎo)熱和良好的韌性以及C／C復(fù)合材料的低密度、低膨脹、耐燒蝕和優(yōu)良的摩擦磨損性能，在滑動材料、功率半導(dǎo)體支撐電極材料、抗燒蝕材料等方面具有良好應(yīng)用潛力［1－6］。 目前對 C／C－Cu 復(fù)合材料摩擦磨損性能方面的研究較多［7－9］，而利用Cu在高溫下氣化蒸發(fā)帶走基體熱量或者熱沉作用以達到材料降溫目的［10］，從而提高C／C復(fù)合材料抗燒蝕性能的研究較少。冉麗萍等［11］采用真空熔滲技術(shù)制備 C／C－Cu復(fù)合材料，在氧乙炔條件下燒蝕發(fā)現(xiàn)C／C－Cu復(fù)合材料的燒蝕性能優(yōu)于 C／C復(fù)合材料。陳英博等［12］在等離子燒蝕條件下發(fā)現(xiàn)C／C－Cu復(fù)合材料的燒蝕性能優(yōu)良。在之前研究基礎(chǔ)上，本文作者采用壓力浸滲法制備了不同C／C預(yù)制體密度的C／C－Cu復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)在H2－O2火焰下 C／C 預(yù)制體密度為 0.99 g／cm3左右時復(fù)合材料的燒蝕性能優(yōu)良［13］。本文選取密度為0.96 g／cm3的C／C 預(yù)制體制備 C／C－Cu復(fù)合材料，對不同燒蝕區(qū)域的微觀形貌和成分進行了分析，進一步研究C／C－Cu復(fù)合材料的抗燒蝕性能和機理。

1 實驗

1.1 C／C－Cu 復(fù)合材料的制備

將PAN預(yù)氧化纖維整體氈碳化后得到碳氈，然后通過等溫CVI工藝制成密度為0.96 g／cm3的多孔C／C預(yù)制體，利用氣體壓力浸滲法制備最終密度為4.91 g／cm3的C／C－Cu復(fù)合材料。 同時，采用等溫 CVI和樹脂浸漬碳化（IR）制備密度為 1.9 g／cm3的 C／C復(fù)合材料做為對比樣品，具體工藝見文獻［14］。

1.2 燒蝕試驗

采用 H2－O2火焰，O2氣壓和流量分別為 1