C/SiC复合材料碳纤维氧化烧蚀机理研究

作者：俞逸斯; 李明佳^*; 李冬; 孙陈诚; 徐晓亮

来源：工程热物理学报, 2022, 43(04): 1068-1072.

• 氧化烧蚀
• C/SiC复合材料
• 实验研究
• 数值模拟

C/SiC复合材料具有强度高、耐高温等优点，在航空航天领域中应用广泛。本文采取实验测量与数值模拟结合的方法，针对C/SiC复合材料内碳纤维发生氧化烧蚀致使材料失效的问题展开了研究。首先，通过实验测量了不同温度、氧分压下碳纤维氧化失重速率并拟合了关系式；随后，基于关系式构建了氧化烧蚀模型；最后，采用格子玻尔兹曼方法 (LBM)求解控制方程，对复合材料的氧化烧蚀特性进行了模拟研究。结果表明，随着温度升高，烧蚀速率控制因素会由反应速率逐渐转变为扩散速率；另外，数值模拟的结果表明，纯碳纤维材料的平均烧蚀速率约为C/SiC复合材料内碳纤维的2～27倍，且温度越高二者差异越大。本文的研究为C/SiC复合材料的抗氧化改进提供理论基础。

• 单位
  西安交通大学; 航天材料及工艺研究所