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纤维增强超高温陶瓷基复合材料(Cf/UHTCs)广泛应用于航空航天领域,是目前的研究热点之一。其制备方法是在Cf/SiC复合材料的基体中,引入耐超高温陶瓷相(UHTCs),利用超高温陶瓷相优异的抗氧化、抗烧蚀性能,来提高其高温性能。超高温陶瓷相主要包括过渡金属碳化物和硼化物,研究最多的是ZrB2和ZrC。本课题考虑到ZrB2和ZrC在高温环境下耐受破坏的能力,充分利用两者抗破坏的能力范围,向Cf/SiC复合材料中引入ZrB2和ZrC两相超高温陶瓷相,希望发挥两者的优势,制备性能优异的Cf/ZrB2–ZrC–SiC复合材料。选择以锆粉、硅粉、碳化硼和酚醛树脂为原料,其中酚醛树脂为碳源,采用原位反应法合成Cf/ZrB2–ZrC–SiC复合材料。为确定Cf/ZrB2–ZrC–SiC复合材料的制备工艺,首先确定基体ZrB2–ZrC–SiC合成的热处理工艺。在900°C-1700°C范围内9个温度点对原料混合物进行热处理,对每个温度点的生成物进行物相组成分析,确定合成目标粉体产物的最低温度为1600°C。在该温度下,分别在真空环境和惰性气体(氩气)环境下对原料混合物进行热处理,比较生成物的物相组成和微观结构,确定惰性气体保护气氛是基体合成的最佳环境,分析基体的合成机制。至此,确定了基体合成的最佳热处理工艺为1600°C惰性气体环境。采用化学气相沉积法在碳纤维表面沉积界面形成无界面、碳界面和C/SiC界面三种界面类型的纤维增强体,然后通过浸渍裂解工艺过程进行基体填充,为提高复合材料致密度,该过程要反复多次,最后经高温处理制备三种界面类型的Cf/ZrB2–ZrC–SiC复合材料。比较三种Cf/ZrB2–ZrC–SiC复合材料的致密度、开气孔率和超高温相含量等指标,分析其物理力学性能,另外对其弯曲强度和断裂行为进行比较,证实含有C/SiC界面的Cf/ZrB2–ZrC–SiC复合材料的性能较好,对该类型的复合材料进行抗氧化和抗烧蚀性能测试,对氧化后和烧蚀后的表面微观形貌和物相组成进行测试。在复合材料的表面形成覆盖层,其成分为ZrO2和SiO2,这是表面的基体成分氧化的结果,该相阻断氧进入复合材料内部的通道,阻止材料的进一步氧化,保护材料的内部结构不受氧化气氛的侵蚀,起到保护层的作用。因此,在氧化和烧蚀后,复合材料的表面无明显的裂纹和纤维裸露现象出现,更未出现明显的材料脱落。这说明该复合材料的抗破坏能力较好,能同时耐受高温和冲击双重破坏的考验。