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碳/碳(C/C)复合材料具有低密度、高比强度、低热膨胀系数和良好的抗疲劳性等优异性能,它在高温结构材料领域具有十分广阔的应用前景,但由于其在高温氧化性环境中的抗氧化性能和耐烧蚀性能差,严重限制了它在高温材料领域的实际应用。反应熔渗法(RMI)是C/C复合材料基体改性的有效方法之一,但在实际操作过程中必须将整个工件浸没在高温合金熔体中,合金用量大、利用率低,传统反应熔渗法对于大型、异形及复杂构件工艺适用性差。本文探索使用喷涂和熔渗相结合的方法对C/C复合材料进行改性。首先将熔渗合金制备成喷涂粉,采用等离子热喷涂方法在C/C复合材料表面制备熔渗合金喷涂层,然后进行熔渗处理使喷涂层合金熔化渗入C/C复合材料孔隙内,并与基体碳反应原位生成碳化物陶瓷,制备改性C/C复合材料。以Si为喷涂熔渗剂,采用喷涂熔渗法制备了SiC改性C/C复合材料。首先研究喷涂粉制备工艺,制备流动性好、上粉率高的喷涂粉;重点研究等离子热喷涂工艺,制备与基体结合良好、高质量的喷涂层;最后开展熔渗处理,在C/C复合材料表层形成SiC-SiC/C-C/C梯度结构以改善C/C复合材料的抗氧化烧蚀性能。实验结果表明,使用-180~+320目、流动性良好的Si粉,在350A、60V喷涂功率下可制备出与基体结合良好的Si喷涂层,然后在1550℃真空条件下熔渗处理30min制备得到改性C/C复合材料。采用氧乙炔焰考核改性C/C复合材料的抗氧化烧蚀性能,同等烧蚀条件下(样件温度1250~1350℃、考核10min)1.7g/cm3 C/C复合材料改性后相比于未经改性的C/C复合材料,质量烧损率由60.2%降至9%,抗氧化烧蚀性能明显提升,证实了喷涂熔渗复合法改性C/C复合材料的可行性及其优势,拓展了反应熔渗法的工艺适用性。为了提高喷涂-熔渗法改性C/C复合材料的耐超高温烧蚀性能,用Si-Zr合金替代Si,对复合材料进行熔渗改性。为降低熔渗温度以提高工艺可行性,以Si-Zr10共晶合金为熔渗剂,制备Si-Zr熔渗合金喷涂粉,在更低熔渗温度下制备喷涂熔渗Si-Zr改性C/C复合材料,在C/C复合材料表层形成(ZrC+SiC)-(ZrC+SiC)/C-C/C梯度结构以改善C/C复合材料抗氧化烧蚀性能。Zr元素的引入在降低熔渗合金熔点及熔渗温度的同时,Zr与C反应生成的ZrC及其在氧化过程中生成的ZrO2增强了改性后C/C复合材料在更高温度下的抗氧化烧蚀性能。但是,ZrO2随温度变化存在同素异构相变,导致烧蚀样件降温过程中烧蚀层体积变化,烧蚀层容易粉化,因而难以重复使用。进一步,为解决ZrO2相变带来的问题,引入Ta2O5以稳定ZrO2。以Zr、Si、Ta、B粉为原料,机械混粉后雾化干燥造粒制得56Zr30Si10Ta4B喷涂粉,经喷涂熔渗后获得ZrSiTaB改性C/C复合材料。实验表明ZrSiTaB喷涂粉上粉率不高,制粉工艺有待优化,且大气等离子喷涂过程中Zr、Ta已出现明显氧化生成ZrO2、Ta2O5,对喷涂及熔渗过程产生不利影响。后续研究中应采用真空或气氛保护等离子喷涂法制备熔渗合金层。