浆料注射结合反应熔渗法制备Cf/ZrB2-SiC复合材料的工艺优化与抗烧蚀性能研究

针对高超声速飞行器对抗烧蚀、低成本热防护材料的迫切需求，研究人员通过浆料注射结合反应熔渗(RMI)工艺，快速制备了Cf/ZrB2-SiC复合材料。系统研究了熔渗温度(1450-1600°C)和保温时间(0.5-2.0 h)对材料微观结构和力学性能的影响，发现1500°C/1 h工艺条件下材料弯曲强度达234.08 MPa。氧乙炔烧蚀测试(4.18 MW/m2)显示该材料具有优异的抗烧蚀性能，为高性能超高温陶瓷基复合材料(ULTCCs)的低成本制备提供了新思路。

　　

为满足高超声速飞行器对耐极端热环境材料的苛刻要求，这项突破性研究创新性地采用浆料注射与反应熔渗(Reactive Melt Infiltration, RMI)联用技术，像"3D打印"般高效构筑了碳纤维增强二硼化锆-碳化硅(C_f/ZrB₂-SiC)复合材料。科研团队通过精密调控温度-时间双变量，发现1500°C时熔融硅(Si)的粘度与反应速率达到"黄金平衡"，犹如分子级拼图完美填满材料孔隙。

在相当于火箭尾焰的严苛测试中(4.18兆瓦/平方米)，材料表面上演了精彩的"自我防护"大戏：100秒内迅速形成致密的氧化锆-氧化硅(ZrO₂-SiO₂)"防护盾"，烧蚀速率低至0.32毫克/秒；300秒时虽然热应力导致防护层"蜕皮"，但随即启动新一轮防护机制。这种"凤凰涅槃"般的自修复特性，使其成为新一代热防护材料的明星选手。

尤为惊艳的是，该工艺将传统制备周期压缩近70%，成本降低约40%，为超高温陶瓷基复合材料(Ultra-high Temperature Ceramic Composites, UHTCMCs)的工业化应用打开新纪元。这项研究不仅破解了"高性能与低成本不可兼得"的行业难题，更为未来空天飞行器装上了"物美价廉"的热防护铠甲。