树脂基防热材料长时间烧蚀后的变形问题
张宗强
匡松连
缪长礼尚龙
（航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076）
文摘针对树脂基防热材料长时间烧蚀后变形问题进行了分析，通过对某改性石英纤维织物/酚醛复合材料烧蚀后碳层厚度、不同温度线胀系数及力学性能的测试分析，提出内部热应力是导致材料长时间烧蚀后变形的主要原因。
关键词树脂基防热材料，长时间烧蚀，变形
Distortion of ResinMatrixof Thermal Protection
CompositesAfterLongTimeAblation
Zhang Zongqiang
Kuang Songlian
Miao Changli
Shang Long
(Science and Technology on Advanced Functional Composites Laboratory, Aerospace Research Institute
of Materials & Processing Technology, Beijing100076)
AbstractThis paper analyzed the causation of distortion of resin composites after long time ablation. And stud-ied the property of the quartz fiber reinforced phenolic resin at different temperature. It is shown that the thermal stress is the dominating reason causing the distortion of resin composites after long time ablation.
Key wordsResin matric thermal protection composites,Long time ablation,Distortion
0引言
树脂基防热材料过去只用于短时防热，选材时主要考核其抗烧蚀剥蚀性能，如烧蚀速率、表面烧蚀状态等，试验时间一般不超过几十秒。实际热考核试验中发现，在较低热流状态下，树脂基材料仍具有较好的烧蚀性能，烧蚀速率低、表面状态良好。但随着烧蚀时间的延长，防热材料容易发生翘曲变形，这足以引起防热层与金属壳体大面积脱粘、开裂。分析其热变形机理，进而改善材料性能、推广其应用范围，具有很好的应用价值。目前，国外长时间飞行器（如X-51A"]）主要采用高温合金、柔性隔热毡或轻质烧蚀泡沫防热。在国内，树脂基防热材料也只是在近几年才开始用于长时间防热，其烧蚀变形问题尚未引起足够重视。本文针对一种改性石英/酚醛，从材料热分解机理、不同热解区域力学、热物理性能差异及其可能引起的内部热应力等方面，对树脂基防热材料长时间烧蚀热变形问题进行了分析，并提出了该问题今后
收稿日期：2011-09-30
的研究方向。 1实验
1.1原材料
改性石英纤维织物，自制；酚醛树脂，河北省高碑
店市铜山化工厂；溶剂，工业酒精，市售。 1.2试样制备
(1)改性石英纤维织物与酚醛树脂制成预浸胶布，按要求尺寸裁剪，铺放在模具中，按设定的程序升温固化。脱模后按相应标准加工成性能测试试样（密度、拉伸、线膨胀及电弧风洞烧蚀试样），其中电弧风洞试样尺寸为260mmx260mm×20mm。
(2)电弧风洞试样经热试验考核后.在中心区取
样加工成试样，用于碳层厚度测试及SEM观察。 1.3性能测试
对改性石英/酚醛进行了密度（GB/T1463-1988）、拉伸性能（GB/T1447—2005）、线胀系数（GJB332A-—2004）的测试；在中国航天空气动力技术
作者介：张宗强，1977年出生，硕士，主要从事树脂基烧蚀防热材料的研究
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宇航材料工艺http：//www.yhclgy.com2012年第2期