瞬間液相合金滲入法低溫製備Cf/(Hf,Si)C複合材料機理研究

《瞬間液相合金滲入法低溫製備Cf/(Hf,Si)C複合材料機理研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由葉益聰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：瞬間液相合金滲入法低溫製備Cf/(Hf,Si)C複合材料機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：葉益聰
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

由於碳化鉿熔點高、抗高溫氧化燒蝕性能突出，碳纖維增強碳化鉿基複合材料近年來日益受到重視。但是由於鉿基合金熔點過高，採用熔滲法製備碳化鉿基複合材料，工藝難度大，且過高的工藝溫度會對碳纖維力學性能造成損傷，因此要發展碳纖維增強碳化鉿基複合材料並實現其套用還需要更具創新性的研究。本課題組率先提出基於合金設計、在低於鉿合金熔點的較低溫度下通過選擇性界面碳化反應觸發瞬間液相產生並滲入碳碳預製體、合金液相與基體碳反應製得碳纖維增強碳化鉿基複合材料的構想，並已取得了初步的研究成果。本項目旨在進一步深入開展合金設計及合金瞬間液相產生及滲入機理的研究，揭示合金滲入過程及材料組織的形成機理，解決碳纖維增強碳化鉿基複合材料的製備和套用中的關鍵科學問題，有望將超高溫陶瓷基複合材料的綜合性能再提高一個台階，為先進飛行器和空間動力系統的發展提供更為優異的超高溫材料。

結題摘要

由於碳化鉿熔點高、抗高溫氧化燒蝕性能突出，碳纖維增強碳化鉿基複合材料近年來日益受到重視。但是由於鉿基合金熔點過高，採用熔滲法製備碳化鉿基複合材料，工藝難度大，且過高的工藝溫度會對碳纖維力學性能造成損傷，因此要發展碳纖維增強碳化鉿基複合材料並實現其套用還需要更具創新性的研究。本項目提出基於合金設計、在低於鉿合金熔點的較低溫度下通過選擇性界面碳化反應觸發瞬間液相產生並滲入碳碳預製體、合金液相與基體碳反應製得碳纖維增強碳化鉿基複合材料的構想，開展了合金成分理論設計與實驗研究、瞬間液相產生機理與滲入過程研究、複合材料微觀多層碳化物陶瓷結構的形成機理研究等。項目研究結果揭示了在低於合金熔點的工藝溫度下瞬間液相產生及滲入機理，建立了合金瞬間液相滲入模型，為採用該方法製備Cf/HfC 複合材料提供了理論指導。在低於合金熔點的較低工藝溫度下實現高熔點鉿合金滲入碳/碳預製體以製備碳化鉿基複合材料的方法，突破了反應熔滲法要求合金熔化後滲入預製體、工藝溫度在合金熔點以上的制約，為碳纖維增強碳化鉿基超高溫複合材料的製備提供了新思路、新方法；利用不同合金組分碳化物形成能力的差異，創新性地把合金設計的思想引入到陶瓷基複合材料的製備方法中，並通過合金設計來調控複合材料的組織與性能，這種思想可為其他材料體系提供借鑑；與其他可能的製備碳化鉿基複合材料的方法如CVD、PIP 方法相比，瞬間液相合金滲入法製備周期短、工藝成本低。