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SiCf?/?SiC復(fù)合材料高溫水氧腐蝕性能研究

隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，對于熱端部件材料的高溫強度、抗腐蝕性及抗氧化性能的要求也逐漸增高。本文探究聯(lián)用CVI?-?PIP工藝制備的SiCf?/?SiC復(fù)合材料在高溫水氧環(huán)境下的腐蝕退化機理。

2025-11-28

研究背景

? ? ??隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，對于熱端部件材料的高溫強度、抗腐蝕性及抗氧化性能的要求也逐漸增高。本文探究聯(lián)用CVI - PIP工藝制備的SiCf / SiC復(fù)合材料在高溫水氧環(huán)境下的腐蝕退化機理。

研究方法

1.制備方法

SiCf / SiC復(fù)合材料預(yù)制體采用2. 5D編織, 界面層為PyC，CVI - PIP 復(fù)合工藝制備SiCf / SiC復(fù)合材料基體。

2.水氧實驗

1300℃，50%水汽/ 50 % O2 混合氣的條件下進行高溫水氧腐蝕試驗。腐蝕時間分別為40h、80h、120h。

3.結(jié)果討論

1)質(zhì)量變化：實驗過程中記錄了SiCf / SiC復(fù)合材料在1300℃水氧混合氣中腐蝕不同時間后其增重率與腐蝕時間的變化規(guī)律。在整個腐蝕測試過程中, SiCf / SiC復(fù)合材料表現(xiàn)為持續(xù)增重。

4.材料在水氧環(huán)境下的性能衰減機理研究

階段 I、熱解碳PyC界面相氧化

階段 II、液相非晶氧化硅部分填充PyC界面相氧化后留下孔隙或通道。

階段 III、無定形氧化硅在纖維表面結(jié)晶, 由此形成強結(jié)合。

階段 IV、 SiO2層應(yīng)力持續(xù)增加。

階段 V、纖維損傷。

研究結(jié)果

? ?? ?在模擬航空發(fā)動機的1300°C高溫水氧環(huán)境中，SiCf/SiC復(fù)合材料性能退化的根本原因并非SiC本身被大量消耗，而是其微觀結(jié)構(gòu)（特別是界面）的破壞導(dǎo)致了力學(xué)性能的災(zāi)難性失效。

中環(huán)電爐產(chǎn)品

高溫靜態(tài)水氧腐蝕設(shè)備利用實驗室測試方法,準(zhǔn)確模擬渦輪發(fā)動機工作環(huán)境的高溫、高水蒸氣分壓和水蒸氣速度，針對材料的熱腐蝕、水蒸氣氧化腐蝕進行循環(huán)測試，以正確評估材料的熱化學(xué)穩(wěn)定性。該設(shè)備由進氣控制系統(tǒng)、進液控制系統(tǒng)、均勻汽化裝置、伴熱管路及加熱反應(yīng)器等部分組成。主要適用于高溫?zé)嵴贤繉?、?fù)合材料，合金等領(lǐng)域。

設(shè)備特點

·精準(zhǔn)控制進液量

·液態(tài)水的均勻汽化和氣體混合

·載氣多量程可選：300ml/1000ml/3000ml（靜態(tài)）

·最高溫度可選：1200℃/1600℃

·可預(yù)設(shè)多組工藝，每組50段程序控制