碳/碳復(fù)合材料具有低比重、高比強(qiáng)度、高比模量、低熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕、耐疲勞、耐磨損、耐熱沖擊、耐燒蝕、耐含固體微粒燃?xì)鉀_刷等一系列優(yōu)異性能，特別是它具有強(qiáng)度隨溫度的升高不降反升的獨(dú)特性能，其高強(qiáng)度可以保持到2500℃，這使它在充當(dāng)高性能發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件和高速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的材料方面，具有其它材料無法比擬的優(yōu)勢。因此，世界各發(fā)達(dá)國家在發(fā)展新一代高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，無一不是把碳/碳復(fù)合材料作為關(guān)鍵材料來競相發(fā)展。

然而，碳/碳復(fù)合材料存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即在高溫氧化性氣氛下極易氧化。研究發(fā)現(xiàn)，該材料在氧化性氣氛下450℃以上就開始氧化，并且氧化速率隨著溫度的升高而迅速增加，致使碳材料的強(qiáng)度迅速降低，性能急劇退化。若無抗氧化措施，在高溫氧化環(huán)境中應(yīng)用將會(huì)引起災(zāi)難性后果。

防止碳/碳復(fù)合材料氧化的方法主要有兩種，一是涂層技術(shù)；二是基體改性技術(shù)。

目前開發(fā)的諸多涂層技術(shù)，如多相鑲嵌陶瓷、晶須增韌陶瓷、梯度復(fù)合涂層等，均具有1500～1600℃靜態(tài)空氣中長期防氧化的能力，部分涂層還具有優(yōu)異的抗沖刷性能，但距離實(shí)際應(yīng)用尚存在較大差距。從理論上說，涂層技術(shù)能夠隔離含氧氣氛和碳/碳復(fù)合材料，從而起到防護(hù)效果，但實(shí)際上涂層與碳/碳復(fù)合材料之間物理化學(xué)性質(zhì)不相容的問題一直未能得到徹底解決，尤其在高性能發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件和航天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)服役過程中的超高溫、強(qiáng)沖刷、高頻振動(dòng)、高低溫瞬時(shí)熱震等極端苛刻環(huán)境下，涂層易發(fā)生開裂、剝落、燒蝕而失效。

基體改性技術(shù)是以材料本身抑制氧化反應(yīng)為前提，即在碳/碳復(fù)合材料制備過程中就對碳纖維和基體碳進(jìn)行改性處理，使材料本身具有較強(qiáng)的抗氧化能力，因此更有希望從根本上解決碳/碳復(fù)合材料的氧化問題。研究表明，采用SiC，ZrC，TaC，HfC，ZrB2，WC，Cu等抗氧化和抗燒蝕組元，對碳/碳復(fù)合材料的基體進(jìn)行改性處理，是有效提高其高溫抗氧化抗燒蝕能力的重要途徑。例如，用SiC改性后的碳/碳復(fù)合材料綜合了碳纖維優(yōu)越的力學(xué)性能和陶瓷基體良好的熱/化學(xué)穩(wěn)定性，不僅保留了碳/碳復(fù)合材料低密度、高比強(qiáng)度/比模量、低熱膨脹系數(shù)以及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能外，還克服了碳/碳復(fù)合材料在空氣中超過500℃會(huì)迅速氧化的缺點(diǎn)，成為一種將熱防護(hù)、結(jié)構(gòu)承載和防氧化相結(jié)合的功能一體化復(fù)合材料。德國航空中心制備出了C/C-SiC復(fù)合材料，并以此制備出了剎車盤產(chǎn)品，已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化水平，其技術(shù)核心就是利用熔融的Si浸滲到C/C多孔體中，使Si和C發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成SiC。

總的來看，單獨(dú)依靠涂層技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)碳/碳復(fù)合材料在超高溫服役環(huán)境下長壽命抗氧化抗燒蝕的目標(biāo)，但通過將超高溫陶瓷基體改性與涂層技術(shù)相結(jié)合，則可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。(一員)