关于烧蚀材料介绍

[拼音]：shaoshi cailiao

[外文]：ablative materials

一种防热材料，多为增强塑料，一般用于再入飞行器、火箭发动机燃烧室和喷管的防热。在高温高压气流冲刷的条件下，烧蚀材料发生热解、气化、升华、熔化、辐射等作用，通过材料表面的质量迁移带走大量热量，从而达到耐高温的目的。

在烧蚀过程中材料分成四层：原始材料层、裂解层碳化层和熔化层（见图）。

碳化层在烧蚀过程中起着非常重要的作用，当气动热环境条件恒定时，随着碳化层的增厚，向原始材料层和裂解层传热的热阻增大，使表面温度升高，辐射效应增强。同时，当碳化层增加到一定厚度后形成分解区，裂解层分解出的产物，通过多孔的碳化层向外层喷射，在此过程中再吸热分解，变成更小的分子，增大了表面的气体体积，从而增加了防热效果。另外，碳化层有一定强度，减轻了裂解层受机械力的作用。

烧蚀材料的基体（胶粘剂）的选择，应以上述的烧蚀防热原理为依据。一般常用的基体有环氧、有机硅和酚醛等树脂。在高温热流和高焓值的条件下，酚醛树脂有比较突出的优点：热稳定性好，高温强度高，烧蚀率低，能生成理想的碳化层；随着热分解温度的升高，碳化层的含碳量也提高，有利于降低传热速率。烧蚀材料基质（增强剂）的选择也应考虑烧蚀的热环境条件，常用石棉、尼龙、玻璃和高硅氧（含SiO2量占98％以上）等纤维或织物。高硅氧在高温气流下有粘度很高的熔化层，对热起到屏蔽和辐射散热的作用。所以，一般在解决中远程导dd头和喷管的烧蚀材料的增强剂时，常选用高硅氧纤维。

随着d头再入技术的发展，对d头材料提出更加苛刻的要求，目前要求材料能经受10000℃的高温和 100个大气压的压力，因此高硅氧－酚醛材料难于满足要求，而被碳－碳复合材料或石墨材料所取代。这类材料主要是通过升华和辐射作用而大量吸热散热，称为升华辐射型烧蚀材料。各种类型材料的有效烧蚀热比较见表。