反应熔渗法制备超高温陶瓷基复合材料研究进展

黄佳佳，龙红平，易波超，欧阳瑾霏，谭小双，唐辰，孙威，王雅雷，熊翔，曾毅（中南大学粉末冶金全国重点实验室）

摘要：超高温陶瓷基复合材料（ultra−high temperature ceramic matrix composites，UHTCMCs）因其优异的高温稳定性、抗氧化及抗烧蚀性能，成为高速飞行器热防护系统的核心候选材料。反应熔渗法（reactive melt infiltration，RMI）凭借成本低、操作简单、制备周期短、可成形复杂构件且所得材料致密度高的优势，成为制备UHTCMCs 的关键工艺。系统阐述了RMI 工艺的基本原理和反应动力学机制，回顾了该工艺从单组元改性向多元复合体系演进的发展历程。在此基础上，重点分析了采用RMI 制备的纯组元（如C/C−ZrC、C/C−SiC）、二元（如C/C−SiC−ZrC、C/C−ZrC−TiC 等）及多元（含高熵）UHTCMCs的微观结构、力学性能与抗氧化烧蚀性能之间的内在关联。分析表明，纯组元体系性能提升有限，二元体系通过组元互补初步实现性能协同，而多元体系则因固溶强化效应、高熵晶格畸变及烧蚀过程中形成的多相致密氧化保护层等因素，展现出更为优异的综合力学性能与宽温域抗烧蚀能力。最后，指出了RMI 制备UHTCMCs 面临的关键挑战，包括高熔点组元导致熔渗温度过高损伤纤维、残留低熔点相影响高温性能、多组元陶瓷相精准调控困难等，并对未来反应熔渗理论体系的完善、低温熔渗工艺优化及大尺寸复杂构件制备等发展方向进行了展望。

关键词：反应熔渗；超高温陶瓷基复合材料；力学性能；抗烧蚀性能