C/SiC材料主被動(dòng)氧化燒蝕機(jī)理及計(jì)算方法研究

張紅軍，康宏琳

(北京空天技術(shù)研究所，北京 100074)

0 引 言

隨著臨近空間長(zhǎng)時(shí)間飛行、大氣層再入飛行以及跨大氣層飛行高超聲速飛行器的快速發(fā)展，飛行器頭部前緣、翼舵前緣等熱環(huán)境嚴(yán)酷部位面臨著超高溫、強(qiáng)氧化、高過(guò)載的惡劣服役環(huán)境，對(duì)所采用熱防護(hù)材料的高溫綜合性能帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。C/SiC材料具有低密度、耐高溫、抗氧化、高熱導(dǎo)率、高比強(qiáng)度等優(yōu)異性能，是極端環(huán)境下高超聲速飛行器熱防護(hù)結(jié)構(gòu)重要的備選材料之一[1-2]，開(kāi)展C/SiC材料在高溫有氧環(huán)境下的氧化/燒蝕機(jī)理及其預(yù)測(cè)方法研究具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。

C/SiC材料氧化機(jī)制分為主動(dòng)氧化和被動(dòng)氧化，主/被動(dòng)氧化條件下的SiC氧化產(chǎn)物分別為氣態(tài)的SiO和液態(tài)的SiO2，對(duì)材料的抗燒蝕性能有巨大的影響，并且不同溫度和壓力條件下材料的氧化機(jī)制在主/被動(dòng)氧化之間轉(zhuǎn)換，對(duì)于材料的燒蝕速率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)帶來(lái)了很大的困難。同時(shí)，熱防護(hù)材料的氧化燒蝕還受到兩種速率的影響，一是空氣中的氧氣向壁面擴(kuò)散的速率(擴(kuò)散速率)，二是材料的氧化反應(yīng)速率(化學(xué)反應(yīng)速率)[3]。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)速率小于擴(kuò)散速率時(shí)，材料氧化燒蝕速率由反應(yīng)速率決定，反之則由擴(kuò)散速率控制。當(dāng)熱防護(hù)材料處于極高溫度時(shí)，材料氧化速率比擴(kuò)散速率快得多，通常認(rèn)為材料表面處于熱化學(xué)平衡狀態(tài)，因而可以通過(guò)材料表面的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)來(lái)計(jì)算材料的氧化燒蝕速率。NASA Ames研究中心的Milos等基于熱化學(xué)平衡方法開(kāi)發(fā)了“MAT”燒蝕計(jì)算程序，并對(duì)C/C和SiC材料的燒蝕行為進(jìn)行了研究，計(jì)算結(jié)果與電弧風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好[4-7]。國(guó)內(nèi)針對(duì)C/SiC材料氧化燒蝕機(jī)理及計(jì)算方法的研究相對(duì)較少，鄧代英等[8]和國(guó)義軍等[9]基于熱化學(xué)平衡方法開(kāi)展了C/SiC材料的主動(dòng)氧化燒蝕速率計(jì)算方法研究，分析了溫度、壓力以及材料組份對(duì)材料燒蝕性能的影響。潘育松等[10]基于地面試車(chē)實(shí)驗(yàn)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用C/SiC導(dǎo)流管的燒蝕性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，明確了機(jī)械剝蝕和粒子沖刷對(duì)材料抗氧化燒蝕性能的影響機(jī)制。

本文基于熱化學(xué)平衡方法建立了任意比例C/SiC材料的主被動(dòng)氧化燒蝕模型，開(kāi)展了C/SiC材料氧化燒蝕機(jī)理的計(jì)算研究，并基于文獻(xiàn)中典型材料燒蝕試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好，并探討了不同條件下C/SiC材料的氧化燒蝕機(jī)理及其對(duì)材料燒蝕特性的影響規(guī)律。

1 熱化學(xué)平衡燒蝕模擬方法

1.1 熱化學(xué)平衡方法及相關(guān)假設(shè)

在進(jìn)行模型推導(dǎo)時(shí)一般采用以下假設(shè)：

1)在給定的壓力和溫度范圍內(nèi)，控制體內(nèi)處于熱化學(xué)平衡狀態(tài)。

2)材料表面邊界層氣態(tài)組分的質(zhì)量擴(kuò)散采用雙組分等擴(kuò)散假設(shè)，熱化學(xué)燒蝕產(chǎn)生的質(zhì)量損失由材料表面組分?jǐn)U散特性控制。

3)燒蝕氣體邊界層的傳熱系數(shù)與傳質(zhì)系數(shù)是一致的。

4)材料表面各元素混合均勻。

圖1 燒蝕表面元素質(zhì)量守恒示意圖Fig.1 Schematic of elemental mass conservation on ablative surface

1.2 元素質(zhì)量守恒及化學(xué)反應(yīng)方程

控制體中化學(xué)元素k的質(zhì)量守恒方程為：

(1)

(2)

燒蝕時(shí)材料表面同時(shí)存在氣相和凝相(固相和液相)產(chǎn)物，熱化學(xué)平衡狀態(tài)下分別選擇氣態(tài)和凝相產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)作為基元反應(yīng)。其中基元反應(yīng)可表示為：

(3)

其中，Nj，Nl分別為氣態(tài)和凝相產(chǎn)物。壁面溫度T時(shí)的基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)可表示為：

(4)

其中，κ為化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)；Pj，Pk分別為氣體反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓；系數(shù)Xl為凝相組元在材料表面的覆蓋面積比例，表征各凝相組元共享材料燒蝕表面的事實(shí)，即各凝相組元與氣相組元的接觸面積是有限的，且接觸面積的大小與其在材料燒蝕表面的摩爾分?jǐn)?shù)有關(guān)。因此：

(5)

另外，根據(jù)道爾頓定理，各氣體組元分壓之和為材料表面壓力：

(6)

1.3 熱化學(xué)平衡燒蝕計(jì)算方法

方程(2)、(4)、(5)、(6)構(gòu)成了封閉的非線性方程組，在材料表面壓力、溫度、熱解速率和機(jī)械剝蝕速率已知的情況下可以求解材料的無(wú)量綱燒蝕速率。其中材料表面溫度結(jié)合界面能量守恒方程通過(guò)熱傳導(dǎo)方程求解。由于C/SiC材料基本不發(fā)生熱解，這里沒(méi)有考慮熱解速率的影響；同時(shí)機(jī)械剝蝕速率也通過(guò)不同材料燒蝕試驗(yàn)總結(jié)出的簡(jiǎn)單關(guān)系式來(lái)給出。隨溫度變化的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)由JANAF表進(jìn)行查詢。

F(X)=0

(7)

使用牛頓迭代法來(lái)求解非線性方程組：

根據(jù)邊界層理論，在路易斯數(shù)Le=1時(shí)，無(wú)量綱傳熱、傳質(zhì)系數(shù)是等效的。根據(jù)無(wú)量綱燒蝕率的定義，通過(guò)式(8)計(jì)算材料的線燒蝕速率：

V∞=BcQw/(ρHr)

(8)

式中：V∞為材料線燒蝕率，ρ為材料密度，Qw為冷壁熱流，Hr為恢復(fù)焓。

2 C/SiC材料主被動(dòng)氧化燒蝕模型

根據(jù)服役環(huán)境的差異，C/SiC材料可能會(huì)出現(xiàn)主動(dòng)氧化和被動(dòng)氧化兩種氧化燒蝕機(jī)制，發(fā)生主動(dòng)氧化反應(yīng)時(shí)裸露的SiC與氧氣直接反應(yīng)生成氣態(tài)的SiO和CO，發(fā)生被動(dòng)氧化生成固態(tài)或液態(tài)的SiO2抗氧化膜，覆蓋在基體材料表面阻止氧氣與基體材料的進(jìn)一步反應(yīng)。為了能夠預(yù)測(cè)C/SiC材料的主/被動(dòng)氧化模式的轉(zhuǎn)換，假設(shè)在同一熱化學(xué)平衡體系中同時(shí)發(fā)生SiC的主動(dòng)和被動(dòng)氧化反應(yīng)，生成產(chǎn)物中同時(shí)具有氣相的SiO和凝相的SiO2，根據(jù)相應(yīng)條件下平衡態(tài)體系中主/被動(dòng)氧化反應(yīng)的相互競(jìng)爭(zhēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換的預(yù)測(cè)，相應(yīng)材料燒蝕表面的組分見(jiàn)表1，其中氣相組分有13個(gè)，凝相組分有4個(gè)。

表1 主/被動(dòng)氧化模式下C/SiC材料燒蝕表面組分表Table 1 The species components on ablative surface of C/SiC material

由材料表面控制體內(nèi)氣相組分和凝相組分的種類(lèi)，選取如下14個(gè)獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)方程：

(9)

3 計(jì)算結(jié)果與分析

3.1 模型驗(yàn)證

基于熱化學(xué)平衡方法編制了任意比例C/SiC材料的燒蝕計(jì)算程序，并基于文獻(xiàn)中典型燒蝕試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。其中C/C材料(SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0)的電弧風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)以再入大氣層為背景[3]，來(lái)流焓值范圍為4～37 MJ/kg，駐點(diǎn)熱流范圍為18～84 MW/m2，駐點(diǎn)壓力范圍為0.15～8 MPa，具體來(lái)流狀態(tài)見(jiàn)表2。從表2可以看出，駐點(diǎn)壓力較低時(shí)采用熱化學(xué)平衡方法計(jì)算出的C/C材料燒蝕速率與試驗(yàn)結(jié)果的最大誤差在10%以內(nèi)，計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果符合較好；隨著駐點(diǎn)壓力的增大，材料機(jī)械剝蝕效應(yīng)帶來(lái)的影響逐漸增大,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差增大，最大誤差接近20%。

表2 C/C材料電弧風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比Table 2 Comparison between the predicted result and arc wind tunnel test data of C/C material

文獻(xiàn)[8]給出了C/SiC材料電弧風(fēng)洞駐點(diǎn)燒蝕試驗(yàn)結(jié)果，其對(duì)應(yīng)氧化機(jī)制為主動(dòng)氧化。電弧風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)來(lái)流焓值為9.0 MJ/kg，駐點(diǎn)熱流為12.5 MW/m2，駐點(diǎn)壓力為0.23 MPa，具體來(lái)流狀態(tài)見(jiàn)表3。試驗(yàn)件為平頭圓柱，直徑15 mm，長(zhǎng)約30 mm，試驗(yàn)?zāi)Ｐ投祟^材料為C/SiC，材料中Si元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.4，另有純C/C材料對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，試?yàn)前后的模型示意圖見(jiàn)圖2。從試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比可以看出，采用熱化學(xué)平衡方法計(jì)算出的C/SiC材料氧化燒蝕速率與試驗(yàn)結(jié)果相近，理論計(jì)算結(jié)果稍大，基本能夠滿足材料燒蝕預(yù)測(cè)工程應(yīng)用需求。另外，從試驗(yàn)和理論預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，高溫條件下C/SiC材料的主動(dòng)氧化燒蝕速率比純C/C復(fù)合材料的燒蝕速率更大。

圖2 C/SiC材料電弧風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)前后試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D[8]Fig.2 Comparison of test models before and after ablation test in arc wind tunnel[8]

以文獻(xiàn)[11]中的C/SiC材料的電弧風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)結(jié)果對(duì)主被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)材料為具有SiC涂層的增強(qiáng)C-C材料(航天飛機(jī)翼前緣使用材料)，試驗(yàn)件表面壓力為14～16 kPa，試驗(yàn)件表面溫度為1800～2130 K，材料所處的熱環(huán)境處于主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換范圍之內(nèi)。這里計(jì)算了材料表面壓力分別為5 kPa,15 kPa和45 kPa時(shí)壁溫對(duì)材料無(wú)量綱燒蝕速率的影響，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，見(jiàn)圖3。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，試驗(yàn)件表面溫度在1800 K左右時(shí)的燒蝕量很小，所對(duì)應(yīng)的氧化機(jī)制為被動(dòng)氧化；當(dāng)壁溫升高到2000 K以上時(shí)，材料的無(wú)量綱燒蝕率急劇上升，材料氧化機(jī)制開(kāi)始從被動(dòng)氧化向主動(dòng)氧化轉(zhuǎn)變；壁溫達(dá)到2100 K后材料的無(wú)量綱燒蝕速率達(dá)到極大值后基本平穩(wěn)，所對(duì)應(yīng)的氧化機(jī)制為主動(dòng)氧化。從理論計(jì)算結(jié)果可以看出，材料表面壓力一定時(shí)存在臨界轉(zhuǎn)變溫度，低于臨界轉(zhuǎn)變溫度時(shí)材料燒蝕量基本為0，所對(duì)應(yīng)的氧化機(jī)制為被動(dòng)氧化，高于臨界溫度時(shí)材料燒蝕速率則迅速達(dá)到主動(dòng)氧化燒蝕速率，所對(duì)應(yīng)的氧化機(jī)制為主動(dòng)氧化，故目前的主/被動(dòng)氧化燒蝕模型能夠成功地預(yù)測(cè)出C/SiC材料氧化機(jī)制的轉(zhuǎn)變過(guò)程。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比可以看出，材料表面壓力為15 kPa時(shí)主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換臨界溫度為2010 K，與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。

表3 C/SiC材料電弧風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果對(duì)比Table 3 Comparison between predicted result and arc wind tunnel test data of C/SiC material

圖3 SiC材料氧化燒蝕速率與電弧風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比(考慮主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換)Fig.3 Comparison of ablation rate between predicted result and arc wind tunnel test data(considering active/passive oxidation transition)

Balat等[12-13]和Heuer等[14]基于材料表面的化學(xué)平衡條件和一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散假設(shè)獲得了純SiC材料的主被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換條件的工程計(jì)算公式，獲得了材料氧化機(jī)制轉(zhuǎn)換的氧分壓區(qū)間；Deng等[15]進(jìn)一步研究了任意比例C/SiC材料的主被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換機(jī)理及臨界轉(zhuǎn)換條件，建立了主被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換區(qū)間的工程計(jì)算公式。這里基于主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換燒蝕模型計(jì)算了氧化模式轉(zhuǎn)換臨界氧分壓隨溫度的關(guān)系式，并與Deng等[15]的理論分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，基于主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換燒蝕模型得到的臨界氧分壓與理論分析結(jié)果中的上限氧分壓符合較好，這是因?yàn)闊g模型主要是基于材料表面熱化學(xué)平衡條件而得出的，而理論分析結(jié)果中的上限氧分壓也是根據(jù)材料表面SiC直接氧化生成SiO2而推導(dǎo)得出的。由于根據(jù)上限氧分壓來(lái)作為材料主/被動(dòng)氧化的界限是比較保守的選擇，故從工程應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)，采用主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換燒蝕模型來(lái)計(jì)算C/SiC材料的燒蝕特性是比較合理的選擇。

圖4 SiC材料氧化模式轉(zhuǎn)換氧分壓隨溫度的變化曲線(本文計(jì)算和理論分析結(jié)果的對(duì)比)Fig.4 Variation of oxygen partial pressure with temperature (Comparison of the predicted result and theoretical analysis data)

3.2 C/SiC材料主被動(dòng)氧化燒蝕特性

3.2.1主動(dòng)氧化燒蝕特性

C/SiC材料的主動(dòng)氧化燒蝕特性與材料表面溫度、壓力以及組分有關(guān)。圖5給出了材料表面壓力為1～500 kPa條件下C/SiC主動(dòng)氧化無(wú)量綱燒蝕速率隨著壁溫的變化關(guān)系(SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5)，可以看出C/SiC材料的主動(dòng)氧化燒蝕特性與純C/C材料的類(lèi)似，存在著臨界燒蝕溫度，低于臨界溫度時(shí)壓力和壁溫對(duì)材料無(wú)量綱燒蝕速率影響較小，此時(shí)C/SiC材料的無(wú)量綱燒蝕速率約為0.2184，比純C/C材料的無(wú)量綱燒蝕速率(0.175)要高；高于臨界溫度后壓力和壁溫會(huì)顯著影響材料燒蝕特性，并且無(wú)量綱燒蝕率隨著溫度的升高和壓力的減小而急劇增大。

圖6和圖7分別給出了不同壓力條件下溫度對(duì)平衡態(tài)產(chǎn)物中含Si組分(SiO，Si2C)和含碳組分(CO，C1，C2，CN)摩爾分?jǐn)?shù)的影響，可以看出，C/SiC材料的主動(dòng)氧化燒蝕臨界溫度低于碳的升華溫度，主動(dòng)氧化條件下C/SiC材料抗燒蝕特性不如純C/C材料。當(dāng)壁溫低于臨界燒蝕溫度時(shí)，C/SiC材料的燒蝕機(jī)理以氧化為主，燒蝕產(chǎn)物中Si和C元素主要以SiO和CO為主；當(dāng)壁溫高于臨界燒蝕溫度、低于碳的升華溫度時(shí)，Si和C元素之間發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，燒蝕產(chǎn)物中Si2C，SiC2含量急劇上升；當(dāng)壁溫高于碳的升華溫度時(shí)，燒蝕產(chǎn)物中SiO和CO的含量顯著降低，C1，C2等升華產(chǎn)物含量急劇增大，同時(shí)CN和C2N的含量也顯著上升。隨著壓力的減小，C/SiC材料的臨界燒蝕溫度減小，發(fā)生硅-碳反應(yīng)、碳升華反應(yīng)、碳-氮反應(yīng)的溫度提前。

圖5 壓力對(duì)C/SiC材料無(wú)量綱主動(dòng)氧化燒蝕速率的影響(SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5)Fig.5 Effect of surface pressure on the ablation rate of C/SiC material(The SiC of mass fraction is 0.5)

圖6 壓力對(duì)平衡態(tài)含Si元素組分摩爾分?jǐn)?shù)的影響(SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5)Fig.6 Effect of surface pressure on the mole fraction of components containing Si element in equilibrium state (The SiC of mass fraction is 0.5)

圖7 壓力對(duì)平衡態(tài)含C元素組分摩爾分?jǐn)?shù)的影響(SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5)Fig.7 Effect of pressure on the mole fraction of components containing C element in equilibrium state (The SiC of mass fraction is 0.5)

3.2.2主被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換燒蝕特性

C/SiC的主/被動(dòng)氧化模式對(duì)材料的燒蝕速率有巨大的影響，這里分析了不同因素對(duì)材料主被動(dòng)氧化特性的影響規(guī)律。圖8給出了壁溫為2500 K時(shí)不同SiC組分含量條件下材料表面壓力對(duì)主被/動(dòng)氧化燒蝕特性的影響曲線，從圖8可以看出，在壁溫和材料組分一定時(shí)，材料表面壓力較低時(shí)所對(duì)應(yīng)的氧化機(jī)制為主動(dòng)氧化，材料的無(wú)量綱燒蝕速率較大；隨著壓力的逐漸增大，當(dāng)壓力超過(guò)臨界分壓時(shí)，無(wú)量綱燒蝕速率迅速減小至0，所對(duì)應(yīng)的氧化機(jī)制為被動(dòng)氧化。SiC含量對(duì)材料的氧化燒蝕特性也有明顯的影響，隨著SiC含量的提升，主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換臨界分壓會(huì)減小，材料的抗氧化性能越好；但當(dāng)材料均處于主動(dòng)氧化階段時(shí)，SiC含量越高材料的無(wú)量綱燒蝕速率越大，材料的抗燒蝕性能減弱。

圖8 不同SiC組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下壓力對(duì)材料主/被動(dòng)氧化模式轉(zhuǎn)換的影響(Tw=2500 K)Fig.8 Effect of surface pressure on the transition of active/passive oxidation mode (Tw=2500 K)

圖9為不同壓力條件下壁溫對(duì)SiC材料的主/被動(dòng)氧化燒蝕特性的影響曲線，從圖9可以看出，來(lái)流壓力越大，材料主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換臨界溫度越高，材料的抗氧化特性越好，其中10 kPa壓力條件下SiC材料的轉(zhuǎn)換臨界溫度不到2000 K，壓力提高到5000 kPa時(shí)臨界溫度提高到2750 K。圖10給出了不同壓力條件下壁溫對(duì)平衡態(tài)SiO摩爾分?jǐn)?shù)以及材料表面SiO2覆蓋面積的影響曲線，顯然，在被動(dòng)氧化階段，材料表面完全被凝相SiO2覆蓋，氣態(tài)產(chǎn)物中SiO的含量為0；隨著溫度的提高，材料由被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)化為主動(dòng)氧化階段，材料表面SiO2的覆蓋比例降低至0，裸露的基體材料直接被氧化生成SiO，材料無(wú)量綱燒蝕率也迅速上升。

圖9 不同壓力條件下壁溫對(duì)材料主/被動(dòng)氧化模式轉(zhuǎn)換的影響Fig.9 Effect of surface temperature on the transition of active/passive oxidation mode

圖10 不同壓力條件下主/被動(dòng)氧化對(duì)平衡產(chǎn)物中SiO摩爾分?jǐn)?shù)及SiO2覆蓋面積的影響Fig.10 Effect of active and passive oxidation mode on the SiO mole fraction and SiO2 coverage area

4 結(jié) 論

本文對(duì)任意比例C/SiC材料的主被動(dòng)氧化燒蝕機(jī)理及計(jì)算方法進(jìn)行了研究，得到了以下主要結(jié)論：

1)C/SiC材料可能會(huì)出現(xiàn)主動(dòng)氧化和被動(dòng)氧化兩種破壞機(jī)制，目前的燒蝕模型能夠預(yù)測(cè)出任意比例C/SiC材料兩種氧化燒蝕機(jī)制的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

2)C/SiC材料主/被動(dòng)氧化燒蝕模型是基于材料表面熱化學(xué)平衡條件得出的，由燒蝕模型得到的臨界氧分壓與理論分析結(jié)果中的上限氧分壓吻合較好。

3)主動(dòng)氧化燒蝕狀態(tài)下存在著臨界燒蝕溫度，低于臨界溫度時(shí)C/SiC材料的燒蝕機(jī)理以氧化為主，壓力和壁溫對(duì)材料無(wú)量綱燒蝕速率影響很??；高于臨界溫度時(shí)C/SiC材料的燒蝕機(jī)理以碳升華反應(yīng)、碳-氮反應(yīng)、碳-硅反應(yīng)為主，其無(wú)量綱燒蝕率隨著壁面溫度的升高和壓力的減小而急劇增大。

4)隨著SiC含量的提高，C/SiC材料的主/被動(dòng)氧化轉(zhuǎn)換臨界分壓減小，材料的抗氧化性能越好；但當(dāng)材料處于主動(dòng)氧化階段時(shí)，SiC含量越高材料的無(wú)量綱燒蝕速率越大，材料的抗燒蝕性能減弱。