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《固体火箭技术》2021,44(3)
主要针对多相超高温陶瓷(UHTCs)颗粒掺杂改性C/C复合材料的热化学烧蚀行为进行数学表征,采用公式推导、数值模拟及试验验证等方法进行研究与分析。通过对C/C-ZrC-SiC(CCZS)复合材料烧蚀后的形貌进行分析,基于热化学平衡和最小自由能原理,构建CCZS氧化烧蚀模型。利用热-力-化多场耦合数值分析方法,对CCZS材料锥形缩比试样进行仿真模型构建,将热化学氧化反应表达式嵌入到仿真模型,并进行烧蚀行为数值计算。计算得到的烧蚀体结构内部温度分布和表面质量烧蚀速率,与烧蚀试验结果较为一致,验证了数学模型的有效性。同时,计算结果表明,基于热化学平衡原则进行改性复合材料表面热化学氧化反应的表征具有一定的工程可行性,可为多相UHTCs掺杂改性C/C复合材料的热化学氧化烧蚀数学表征提供理论参考。 相似文献
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基于热解过程的变热物性碳/酚醛能量扩散数值研究 总被引:2,自引:0,他引:2
为了研究碳/酚醛材料内部能量传递以及体积烧蚀过程,基于热解动力学模型,提出了碳/酚醛复合材料热物性随温度和时间的变化模型。通过热解过程中材料本身不断发生变化的密度来反推酚醛树脂、炭纤维、树脂碳以及材料孔隙的体积比,以此来推断材料的瞬态物性参数。在该前提下,常用的碳/酚醛三层模型中的分层结构可在程序内部通过对密度的判定来获取,实现了传热烧蚀的耦合计算。研究结果表明,在受热初期,热解层厚度及材料质量损失速率迅速增高;随着时间的推进,能量逐渐向材料内部进入,并在进入过程中同样由于热解吸热、气体逸出以及对外界热辐射在逐渐衰减,使得能量渗透速度减缓;仿真结果与氮气氛围下的激光烧蚀试验结果吻合较好。 相似文献
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航空航天材料发展现状及前景 总被引:3,自引:0,他引:3
文章较系统地介绍了航空航天材料的特点、地位和作用,结合具体案例分析了铝合金、钛合金、先进复合材料等结构材料,以及以透波复合材料、吸波隐身复合材料为代表的航空功能材料和以防热耐烧蚀复合材料、梯度功能复合材料为代表的航天功能材料的性能和应用,指出航空航天材料的未来发展方向是高性能、多功能、复合化、智能化、整体化、多维化和低成本化。 相似文献
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基于热化学平衡方法建立了任意比例C/SiC材料的主被动氧化烧蚀模型,开展了C/SiC材料氧化烧蚀机理的计算研究,并基于典型材料烧蚀试验结果进行了充分验证。计算结果表明,C/SiC材料的氧化烧蚀特性取决于表面温度、氧分压以及组分等因素,可能会出现主动氧化和被动氧化两种破坏机制,目前的烧蚀模型能够预测出任意比例C/SiC材料两种氧化烧蚀机制的转换过程;SiC含量对C/SiC材料的氧化烧蚀特性有明显的影响,随着SiC含量的提升,主/被动氧化转换临界分压会减小,材料的抗氧化性能越好;但当材料均处于主动氧化阶段时,SiC含量越高材料的无量纲烧蚀速率越大,材料的抗烧蚀性能减弱。 相似文献
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轴编C/C复合材料喉衬的多尺度烧蚀分析方法 总被引:1,自引:0,他引:1
针对轴编C/C复合材料的结构形式和烧蚀机理,建立了喷管喉衬烧蚀的多尺度分析方法。通过宏观-微观的渐进分析,获得了喷管喉衬的烧蚀率和烧蚀形貌。数值模型反映了喷管热反应边界均匀反应、流场参数、燃气传质过程和材料微观烧蚀对喉衬烧蚀性能的影响。数值计算结果和实验数据吻合较好,表明所建立的数值模型可有效预测轴编C/C复合材料喉衬的烧蚀性能。 相似文献
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纳米炭分对炭/酚醛材料性能的影响 总被引:12,自引:0,他引:12
用纳米级炭粉对炭/酚醛复合材料性能进行了改进。对纳米级炭粉加入后酚醛树脂的热解性能,材料的烧蚀性能、常温下力学性能、热性能及炭化后材料的层间剪切强度的测定结果表明,材料性能得到不同程度的提高,特别是热膨胀特性及高温下层间剪切强度得到大幅度提高。 相似文献
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结构改性酚醛树脂基材料性能研究 总被引:1,自引:0,他引:1
在616酚醛树脂基础上,研究了碳布增强邻苯基苯酚改性酚醛材料的成碳、力学及烧蚀性能,并对基体进行了添加填料改性,碳布织物进行单层针刺改进.结果表明,改性酚醛树脂材料的力学性能与钡酚醛材料相当,烧蚀性能提高,碳粉加入后,抗烧蚀性能进一步提高,针刺结构能提高材料综合力学性能,材料烧蚀过程中分层现象减少。 相似文献
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有机纤维/EPDM绝热材料性能研究 总被引:2,自引:0,他引:2
通过对腈纶短纤维、芳纶短纤维各自用量对EPDM绝热层材料烧蚀速率、孔隙率影响的研究,并结合氮气环境下热失重曲线和炭层SEM照片分析,发现腈纶短纤维不仅高温残炭率高于芳纶短纤维,而且可在较宽的温度范围内逐步热解炭化,烧蚀过程所产生的热解气体能逐步而快速地释放出炭层,结炭层孔隙率小,致密坚硬,能抵抗高温燃气流的烧蚀和冲蚀作用,材料的烧蚀速率较低;芳纶短纤维虽然具有较高的热稳定性,但热分解温度范围较窄,热解所产生的大量气体很难快速释放出炭层表面,结炭层孔隙率大,炭层疏松且呈层片状,不能抵抗高冲蚀性粒子流的烧蚀和冲蚀,烧蚀速率较高。 相似文献
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表面氧化处理对提高碳/酚醛材料性能的影响 总被引:4,自引:0,他引:4
采用次氯酸氧化和KH550偶联剂对碳纤维表面进行处理,研究了其对提高碳纤维及碳布增强钡酚醛材料力学性能和烧蚀性能的影响,并对氧化处理后碳纤维的表面性能进行了表征。得出,该方法是提高复合材料层间剪切强度和持有效方法,它可 间剪切强度提高了17.5%,线烧蚀率减小58.6%。 相似文献
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During a planetary entry, the decomposition of the thermal protection system material resin by the pyrolysis process produces strong blowing gases that are injected into the boundary layer. Induced by the blowing gas, the blockage phenomenon has a strong effect on the level of heat-fluxes. For some entries, such as Earth super-orbital re-entries characteristic of sample return missions, blockage is one of the key issues that have to be addressed. Additionally, this phenomenon is strongly linked to turbulence and to the porous aspects of the ablative material. Here, experimental, numerical and flight data available for different missions, involving high level of heat-fluxes, are gathered and discussed. The models for convective blockage found in the literature have been reviewed in order to select a generic way to estimate this phenomenon. It appears from this study that the convective blockage is still not fully understood and that there is no established approach for its accurate modelling since most of the existing correlations possess a high degree of empiricism. 相似文献
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炭/炭-酚醛双基体烧蚀防热材料研究 总被引:2,自引:1,他引:2
分别采用PAN基及粘胶丝基炭布作为增强体,进行了一种新型的炭/炭-酚醛双基体烧蚀防热层板材料的探索研究。结果表明,炭/炭-酚醛双基体材料的密度基本与炭/酚醛材料的密度相当;弯曲强度与炭/酚醛材料及C/C材料相当。弯曲模量稍高于炭/酚醛材料而低于C/C材料。其层剪强度低于炭/酚醛材料和C/C材料。降低了30%-40%。炭/炭-酚醛双基体材料保持了炭/酚醛材料低热导率的特点,热膨胀系数低于炭/酚醛材料,但高于C/C材料,其线烧蚀率比炭/酚醛材料降低20%-40%。与PAN基炭布增强材料相比,粘胶丝基炭布表现出层剪强度高、密度低和模量低的优点。但热膨胀系数大和线烧蚀率较大。 相似文献
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炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能 总被引:3,自引:0,他引:3
以炭布叠层穿刺结构作为预制体,通过热梯度化学气相沉积(TCVI)工艺,制备了C/C复合材料,并沿不同纤维增强方向加工出C/C复合材料螺栓。考虑到机械加工对C/C复合材料性能的损伤,提出了C/C复合材料螺栓力学性能的测试方法,通过自行设计的模具,对所制备连接件的力学性能进行了测试表征,并利用偏光显微镜(PLM)和扫描电子显微镜(SEM),对C/C复合材料螺栓的微观组织结构及断口形貌进行了分析。结果表明,所制备的螺栓具有较好的抗拉和抗剪能力,沿平行于炭布X-Y面方向(xy向)加工的C/C复合材料连接件具有较高的力学性能,螺柱的抗拉强度和剪切强度分别为52.3 MPa和49.8 MPa,圆柱销剪切强度为52.2 MPa。 相似文献