耐极端烧蚀环境C/C复合材料研究进展

曾耀莹，王润宁，侯佳琪，张雨雷，张佳平，李贺军(西北工业大学 超高温结构复合材料重点实验室)

摘要：C/C 复合材料是空天飞行器热端部件关键的热结构材料，但高温易氧化烧蚀特性限制了其在极端环境下的应用。因此，如何提高C/C 复合材料的抗烧蚀性能尤为重要。系统综述了近年来国内外抗烧蚀C/C 复合材料的研究进展，围绕基体改性、涂层防护和基体改性-涂层一体化3 个方面展开阐述。在基体改性方面，基于组元特性差异将材料分为单相陶瓷、复相陶瓷、多组元及高熵陶瓷改性C/C 复合材料，揭示了陶瓷氧化产物的阻氧抗烧蚀机制。涂层技术重点剖析了单层涂层、多层梯度复合涂层、微/纳结构增韧涂层及嵌入结构界面涂层的设计原理与烧蚀行为，阐明了界面匹配优化对于缓解涂层热失配和抗烧蚀性能的作用机理。最后，面向极端烧蚀环境应用需求展望了C/C 复合材料在氧化烧蚀机理分析、复合材料的结构和组分优化、构件的功能设计及高效低成本制备工艺等方面的发展方向。

关键词：C/C复合材料；抗烧蚀性能；超高温陶瓷；涂层；基体改性