碳/碳化硅復合材料靜止環(huán)境下氧化行為模擬

周述光, 曾 磊,2, 國義軍, 劉 驍

(1.中國空氣動力研究與發(fā)展中心計算空氣動力研究所,四川綿陽 621000;2.中國空氣動力研究與發(fā)展中心空氣動力學國家重點實驗室,四川綿陽 621000)

引 言

近年來,臨近空間高超聲速飛行成為新的研究熱點,在此空域的飛行器具有復雜升力體外形、氣動加熱時間長、熱流高等特點[1],為獲得良好氣動特性,一般采取保形的非燒蝕熱防護技術(shù).大面積的熱防護材料需要在中高溫度(1 000～1 600 K)、有氧環(huán)境、長時間(約3 000 s)服役,對材料抗燒蝕性能提出了苛刻要求.為此,迫切需要發(fā)展新型防熱材料,或改善傳統(tǒng)防熱材料,以滿足在嚴酷的熱環(huán)境中維持外形的要求.C/SiC復合材料作為一種低/非燒蝕防熱材料近年來頗受關(guān)注[2-3],研究發(fā)現(xiàn),C/SiC復合材料在高溫環(huán)境下會與氧氣發(fā)生化學反應,在材料表面形成凝相抗氧化膜,并能在較寬的溫度范圍內(nèi)維持,從而有效阻止氧氣與防熱材料的直接接觸,顯著降低燒蝕量.液態(tài)氧化物可填補表面損傷缺陷,實現(xiàn)自愈合抗氧化行為[4],它以表面材料氧化生成氧化膜實現(xiàn)材料抗燒蝕,屬于一種典型的惰性氧化.

國內(nèi)外研究C/SiC復合材料抗燒蝕性能主要采取實驗手段,應用多種測量儀器對氧化行為進行表征.氧化機理和建模建立在實驗研究的基礎(chǔ)上,然而在復合材料抗氧化燒蝕建模方面的研究仍遠遠不夠,亟待加強.對此,韓杰才等[5]認為建立復合材料高溫氧化過程的理論模型是迫切需要.

C/SiC復合材料是采用C粉……