《表1 不同方法制备的Cf/UHTCs的抗氧化烧蚀性能对比[48]》

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《碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展》

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单一组元的UHTCs抗氧化温度区间不足，因此有必要引入其它相进行改性。Cf/UHTCs的基体改性，涉及到两个基本问题:首先，通过什么方法引入UHTCs相；其次，引入什么组元的UHTCs相。目前绝大多数关于Cf/UHTCs研究的文献都是围绕这两个问题展开报道。目前常用的UHTCs相引入方法有化学气相渗透/沉积（CVI/CVD）[27，28]、有机前驱体浸渍与裂解（PIP）[29，30]、反应熔体渗透（RMI）[31，32]、浆料浸渍（SI）[18，33]、热压烧结（HP）[34，35]等。关于这些制备方法的基本原理，已有大量文献详细描述[36-38]，每种制备方法都有各自的优势和劣势。例如，CVI/CVD法虽然能够获得高纯度的UHTCs相，但制备的Cf/UHTCs气孔率高（～15%）；RMI法能够获得高致密的Cf/UHTCs，但是高温熔体易导致纤维损伤严重。为了克服单一方法的不足，通常是多种方法联用，如CVI-PIP[39]、SI-MI[40]等。联用制备技术既能够充分发挥各方法的优势，又可以灵活设计和制备多组元Cf/UHTCs，如Cf/Zr C-Zr B2[41]、Cf/Hf C-Si C[42]、Cf/Ta C-Si C[43]、Cf/Zr C-ZrB2-Si C[18]等。多组元Cf/UHTCs可以充分利用各组元的独特性质，通过调控组元配比与结构实现材料性能的提升。比如，提高Si C与Zr C比例能够显著提升Cf/ZrC-SiC的力学性能，当Si C与Zr C体积比由16.0∶16.1增大至24.1∶11.9时，Cf/Zr C-Si C抗弯强度由228.1提升至431.6 MPa[44]。虽然引入Si C能够提升材料的力学性能和抗氧化性能，但Si C含量过高也会恶化高温耐烧蚀性能。因此，控制合适的组元配比是设计多组元Cf/UHTCs的关键[45，46]。近年来，作者团队通过溶胶凝胶（sol-gel）法设计与调控预制体孔隙结构，结合RMI法制备了组元结构可调的Cf/Zr C-Zr B2-Si C，并系统研究了Zr C、Zr B2、Si C组元在高温烧蚀过程中物相和结构演化行为，为Cf/UHTCs的组元调控和性能提升提供了指导[47]。Cf/UHTCs的烧蚀性能与制备方法有关，一般而言，RMI法制备的Cf/UHTCs致密度较高，因此烧蚀性能也会较优异（表1）[48]。