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隔热条材料结构的烧蚀可分为表面烧蚀和体积烧蚀。表面烧蚀(又称为线烧蚀)指发生在结构表面的烧蚀,主要包括表面材料与环境气流的热化学反应、材料的熔化、蒸发(升华)、高速粒子撞击(侵蚀)及机械剥蚀引起的质量损失。
隔热条体积烧蚀指结构内部材料在较低温度(相对于表面烧蚀而言)下因热化学反应(热解反应和热氧化反应)导致的质量损失。防热复合材料的烧蚀模型。在更高温度下还存在:C + CO2 =2CO,消耗部分炭,生成气体。当温度超过1000C后,基体的热解反应基本完成。对于玻璃纤维增强复合材料,焦炭和氧化硅会发生化学反应:C +SiO2 = SiO(g) + CO,3C + SiO2= SiC +2CO,2C + SiO2 =Si(1) +2CO,并导致热膨胀。如果优质隔热条热量和时间比较充足,材料中的活性部分将被完全反应,只留下惰性的焦炭。
热解反应和热化学膨胀(收缩)都与升温速率密切相关。随着升温速率加快,热解反应和热化学膨胀都将在更高温度下发生。另外,热化学膨胀的峰值随升温速率的升高而增大。这是因为热解气体生成速率的加快,将导致材料内部具有更大的压力。
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