针刺碳/碳复合材料

千度氧化后强度留存过半

经三次短时氧化循环后仍保持可观压缩性能，为可回收热防护系统提供一种耐受多次再入的候选材料。

韩猛 · Zhichao, Wang · Xingyu, Zhang · Ni, Yang · Weixin, Ma · Ge, Qi · 73488969 · Silberschmidt, Vadim V. · 周储伟

Journal of Composite Materials 2024

参数信息

平均氧化率

5~6 %

面内压缩模量残余率

55.20 %

面内压缩强度残余率

56.89 %

面外压缩模量残余率

44.65 %

面外压缩强度残余率

47.23 %

技术优势

氧化后仍保持强度

三次氧化循环后，面内、面外压缩强度残余率均在47%~57%之间，材料仍具备承载能力。

结构损伤可预测

压缩强度随氧化呈准线性下降，模量呈周期性慢-快下降模式，便于工程上预估剩余寿命。

裂纹被针刺结构抑制

氧化后裂纹沿针刺形成的锥形结构扩展，避免了灾难性断裂，表现为伪塑性行为。

应用场景

• 可重复使用热防护：可承受多次再入氧化，无需每次更换防热层。
• 再入飞行器：氧化后压缩强度保留，支撑再入气动载荷。
• 可回收火箭喷管：短时氧化循环下性能可预测，便于喷管重复使用。
• 高温结构部件：在1000°C氧化后仍保持承载能力，适合高温结构。