近日,安徽工業大學先進金屬材料綠色制備與表面技術教育部重點實驗室在國際權威期刊《腐蝕科學》(Corrosion Science)上發表了稀土納米線改性碳/碳復合材料的最新研究成果。該校材料學院教授鄧海亮為第一作者和通訊作者,西北工業大學教授李克智為共同通訊作者,安徽工業大學為論文第一單位。
碳/碳(C/C)復合材料即碳纖維增強碳基體復合材料,作為火箭發動機噴管、再入空間飛行器防熱系統的首選材料,該材料需要承受超高溫高超音速燃氣粒子流的燒蝕和沖刷,以及推力矢量調整產生的劇烈振動。因此,該材料的力學與抗燒蝕性能是相關動力系統和飛行器先進可靠的關鍵因素。利用一維超高溫納米材料輔助增強基體和纖維/基體界面,是改善C/C復合材料服役性能的有效途徑之一。
基于稀土鈰獨特的物理化學性質及其碳化物和氧化物的高熔點,研究團隊將稀土鈰均勻分散至碳纖維表面,利用化學氣相滲透法制備了納米絲狀碳(NFC)和CeC2納米線@NFC核殼結構網絡增強的C/C復合材料,在提升力學與3000℃燒蝕性能的同時,研究了NFC和CeC2納米線@NFC的原位生長機制、碳基體結構的演變規律,分析了力學性能提升的原因,從熱力學角度計算并探討CeC2和碳的熱化學氧化過程,闡明了納米線增強網絡在改善C/C復合材料高溫燒蝕中的作用。該研究工作可為C/C復合材料高強度與抗燒蝕的微觀結構設計提供支撐,也對稀土元素向高性能碳材料的擴展應用具有重要意義。
該研究得到國家自然科學基金、裝備預研基金、安徽省高校自然科學研究重大項目等資助。
相關論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110593
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