应用于高超音速飞行器的防热材料
高超声速飞行器热防护材料研究进展
高超声速飞行器热防护材料研究进展
高超声速飞行器是指飞行速度超过马赫数5（6175千米/小时）的飞行器，由于自身飞行速度非常快，会产生极高的气动热和气动压力，因此需要使用特殊的热防护材料来保护其结构和乘员。
碳复合材料被广泛应用于高超声速飞行器的热防护。
碳复合材料具有轻质、高强度和优异的热防护性能等特点，可以在高温下保持结构的完整性和稳定性。
研究人员通过掺杂碳纳米管、碳纳米纤维等纳米材料，提高了碳复合材料的导热性能和导电性能，从而使热防护效果进一步提升。
陶瓷材料也被广泛研究用于高超声速飞行器的热防护。
陶瓷材料具有高熔点、高硬度和优异的耐热性能，可以有效抵御高温气流的冲击和侵蚀。
研究人员通过掺杂氧化锆、氧化铝等纳米颗粒，改善了陶瓷材料的断裂和热膨胀性能，提高了其耐热性能和抗击穿性能。
金属材料也是高超声速飞行器热防护的重要材料之一。
金属具有良好的导热性能和可塑性，可以有效将热量分散和传导，提高热防护的效果。
研究人员通过合金化、表面涂层等方式，改善了金属材料的高温强度和耐热性能，使其能够在高超声速飞行器的极端环境下发挥良好的防护作用。
研究人员还在探索新型的热防护材料，如复合材料、金属间化合物等。
这些新型材料在结构设计和材料制备方面具有重要的应用前景，可以进一步提高高超声速飞行器的热防护性能。
高超声速飞行器的热防护材料研究已经取得了一些进展，碳复合材料、陶瓷材料和金属材料被广泛应用于高超声速飞行器的热防护。
随着科学技术的不断进步，新型热防护材料的研发和应用将进一步提高高超声速飞行器的安全性和可靠性。
高超声速飞行器热防护材料与结构的研究进展
研究现状和存在的问题
目前，高超声速飞行器陶瓷复合材料与热结构技术的研究已经取得了一定的 进展。一些研究者通过优化材料成分、制备工艺和结构设计等手段，提高了材料 的热力学性能和结构稳定性。例如，利用纳米陶瓷增强金属基体，可以显著提高 材料的抗氧化性能和高温强度。然而，该领域仍存在一些问题，如材料制备难度 大、成本高，材料的力学性能和热稳定性有待进一步提高。
高超声速飞行器热防护材料与结构 的研究进展
01 一、材料选择
目录
02 二、结构设计
03 三、实验验证
04 四、结论与展望
05 参考内容
随着科技的不断进步，高超声速飞行器已经成为了研究的热点领域。然而， 在高温环境下，飞行器的热防护材料与结构面临着严峻的挑战。为了解决这一问 题，本次演示将介绍高超声速飞行器热防护材料与结构的研究进展。
结论
高超声速飞行器的结构材料与热防护系统是关系到其性能和安全的关键因素。 本次演示对高超声速飞行器的结构材料和热防护系统进行了详细的分析和介绍， 并探讨了未来的发展趋势和应用前景。目前，高超声速飞行器在结构材料和热防 护系统等方面已取得了一定的成果，
但仍存在诸多挑战和问题需要进一步研究和解决。未来，需要进一步拓展新 材料的应用范围，提升热防护系统的性能和效率，以推动高超声速飞行器技术的 快速发展。
3、结构优化：针对高超声速飞行器的特定需求，对陶瓷复合材料进行结构 优化，提高其承载能力和热稳定性。
4、热力学分析：采用数值模拟和理论分析方法，对高超声速飞行器的热结 构进行优化设计，降低热负荷对结构的影响。
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结构材料
高超声速飞行器的结构材料需要具备轻质、高强度、抗高温、抗冲击等特点。 目前，常用的结构材料包括陶瓷、复合材料、金属材料等。
航空航天器热防护材料研究
航空航天器热防护材料研究航空航天器是现代科技的杰出代表，其面对的极端条件无论是高温、高速还是高压都需要特殊材料来提供适当的保护。
其中最具代表性的就是热防护材料，这种材料不仅可以在极端高温下完整地保护航空航天器的结构，而且还能确保飞行员的安全。
热防护材料的基本原理在高超音速飞行过程中，航空航天器往往会面对温度上升到数千摄氏度的强烈气流。
这种极端条件下，热能密度会变得非常大，足以扭曲和熔化一些金属部件。
为了确保航空航天器在这些环境中仍能完整地执行任务，热防护材料就被广泛应用。
热防护材料一般由几层组成，最外层是热式材料，它可以挡住热能、气流、甚至是辐射。
这层材料往往是二氧化硅的混合物，因为它既可以耐高温，又可以呈现出黑色的色调，从而达到最佳的热反射效果。
下一层就是金属材料，它可以承受高级别的摩擦磨损和压力挤压,而不会失去初始的结构或屏障。
最内层是一些特殊材料，如有机高聚物和碳化硅，在高温环境中仍然能够提供充分的保护。
这些内部材料不仅可以吸收热能，还可以释放它们，从而跟外界形成一道优雅的屏障。
热防护材料的发展历程航空热防护材料的发展历程可以追溯到20世纪60年代。
当时，NASA使用的麦克唐纳-道格拉斯X-15高空飞机的最高速度已经突破了单发喷气式战斗机的速度。
为了解决飞机在极端环境下的热防护问题，NASA开始推出新的材料供应和开展热大气试验。
当大型太空飞行器开始出现时，热防护材料的研究也随之加深。
美国航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）一起，就针对这些新条件开发了大量的热防护材料。
这些团队开发出的热防护材料是最先进的，也是最适合航空航天器的。
现状和未来的技术挑战随着太空飞行变得越来越普遍，人们开始关注精确的技术方案。
这种方案的一大关键是热防护材料。
在接下来的几十年里，航空航天工程师将继续强化新材料，建立更精准的温度和压力分析模型，以确保空中和气态飞行器能够安全地横跨宇宙。
热防护材料的未来方向包括材料的强度、轻量化、耐磨损、耐腐蚀等特点。
高超声速飞行器热防护材料研究进展
高超声速飞行器热防护材料研究进展高超声速飞行器是一种能够以超过音速5倍以上的速度飞行的飞行器，它具有很高的速度和高超声速的飞行特性，然而也面临着飞行过程中需要承受极高温的挑战。
在高超声速飞行器的飞行过程中，由于空气摩擦和推进剂燃烧产生的高温，飞行器表面所受到的热负荷非常巨大，因此对其热防护材料的研究显得尤为重要。
本文将对高超声速飞行器热防护材料的研究进展进行探讨。
目前，针对高超声速飞行器热防护材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 高温耐烧蚀材料：高超声速飞行器在飞行过程中会受到高速空气和燃烧产物的冲击，因此需要具备良好的抗烧蚀性能。
目前研究者们主要关注碳/碳复合材料、碳/碳-钛复合材料等具有优异抗烧蚀性能的材料。
这些材料能够有效地减缓飞行器表面的热腐蚀和烧蚀，保护飞行器结构不受损坏。
2. 高温陶瓷复合材料：高温陶瓷复合材料是一种具有优异高温抗氧化和热稳定性能的材料，目前被广泛应用于高超声速飞行器的热防护结构中。
这些材料具有轻质、高强度和高温稳定性等优点，能够有效地抵御高温气流和燃烧产物的侵蚀，同时降低飞行器表面的温度。
3. 先进涂层技术：先进的涂层技术可以有效地提高热防护材料的抗氧化和热隔离性能。
目前，研究人员通过开发新型的高性能涂层材料，如氧化铝、硅酸盐、碳化硅等，实现了高超声速飞行器热防护材料的改性和功能增强。
这些涂层能够形成保护层，有效地隔离燃烧产物和高温气流，延缓热腐蚀和烧蚀的发生。
4. 纳米复合材料：纳米复合材料是一种具有微观结构特殊性的材料，具有优异的抗热腐蚀性能和热导率。
研究人员正在探索纳米复合材料在高超声速飞行器热防护中的应用潜力，通过调控纳米颗粒的尺寸和形貌等特性，实现材料的全方位性能改善，提高热防护材料的整体性能。
高超声速飞行器热防护材料的研究进展取得了显著的成果，但与此同时还存在着一些挑战。
热防护材料的热稳定性和耐烧蚀性能需要进一步提升；热防护结构的设计和制备技术还需要不断改进。
高超声速飞行器热防护材料研究进展
高超声速飞行器热防护材料研究进展高超声速飞行器是一种速度超过5马赫的飞行器，也被称为“高超声速飞行器”（Hypersonic Aircraft）。
由于飞行速度极快，高超声速飞行器在大气层内会受到极高的空气动力热和动压冲击。
为了有效保护飞行器免受高温和高压的影响，研究高超声速飞行器热防护材料至关重要。
随着科学技术的不断发展，高超声速飞行器热防护材料的研究一直是一个备受关注的热点问题。
本文将综述目前高超声速飞行器热防护材料研究的进展。
1. 研究背景随着高超声速飞行器技术的不断进步，热防护材料的研究和应用成为其发展的关键。
高超声速飞行器在飞行过程中所受的热载荷非常巨大，需要具备较高的热稳定性和耐热性能，以便保护飞行器内部的结构和设备。
热防护材料的研究对于高超声速飞行器的发展具有重要的意义。
2. 热防护材料的要求高超声速飞行器热防护材料需要具备以下几项重要特性：（1）耐气动热冲击：在飞行过程中，高超声速飞行器会受到来自大气层的高速空气流的冲击，这就需要热防护材料具备耐气动热冲击的性能，能够抵御高速空气流所带来的高温。
（2）耐高温氧化：在高超声速飞行过程中，飞行器表面会受到氧化的影响，因此热防护材料需要具备良好的耐高温氧化性能。
（3）轻质高强：作为飞行器的热防护材料，需要具备轻质高强的特性，以降低飞行器的整体重量，并保证飞行器的结构强度。
3. 热防护材料的类型目前，高超声速飞行器热防护材料主要包括碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料和金属材料等。
碳/碳复合材料是一种具有良好高温性能和重量轻、抗氧化等特点的材料，因此在高超声速飞行器热防护领域得到了广泛应用。
陶瓷基复合材料因其耐高温、耐腐蚀性能好、比强度高等特点，也成为热防护材料的研究热点。
金属材料由于具备一定的导热性能和加工性能，在高超声速飞行器热防护领域也有所应用。
4. 热防护材料的研究进展随着科学技术的不断发展，高超声速飞行器热防护材料的研究进展日益显著。
在碳/碳复合材料方面，研究人员不断探索新的制备工艺和改进材料性能，以提高其耐高温性能和导热性能。
高超声速飞行器热防护材料研究进展
高超声速飞行器热防护材料研究进展1. 引言1.1 背景介绍在高超声速飞行器研究领域，热防护材料一直是一个关键的研究方向。
随着科技的不断发展，高超声速飞行器的速度越来越快，在飞行过程中会受到极高温度的影响，因此研究高效的热防护材料变得至关重要。
背景介绍部分首先需要探讨传统热防护材料存在的问题，如耐高温性能不足、耐热膨胀性能差、使用寿命短等。
这些问题限制了高超声速飞行器在极端条件下的运行能力，也对飞行安全和效率造成了严重影响。
研究意义也需要强调在高超声速飞行器研究中，热防护材料的重要性。
只有不断创新，寻找更好的热防护材料，才能确保高超声速飞行器的正常运行和飞行安全。
研究目的部分，则需要明确本文旨在总结高超声速飞行器热防护材料研究的进展，探讨新型材料和技术的应用，为未来高超声速飞行器的研究和发展提供参考和借鉴。
1.2 研究意义高超声速飞行器是一种能够在大气层内飞行时达到5倍音速以上的飞行器，具有高速、高温、高动压等特点，对其热防护材料的要求非常高。
研究高超声速飞行器热防护材料的意义在于可以提高飞行器的耐热性能、延长其使用寿命，保障飞行器的安全性和可靠性。
通过研究和开发高性能、高可靠性的热防护材料，可以推动我国高超声速飞行器技术的发展，提高我国在高超声速飞行器领域的地位和竞争力。
同时，研究高超声速飞行器热防护材料还可以促进我国材料科学领域的发展，推动新型材料的应用和推广，为我国科技创新做出更大的贡献。
因此，研究高超声速飞行器热防护材料具有重要的意义和价值。
1.3 研究目的研究目的是为了解决高超声速飞行器在高温高速飞行过程中所面临的热防护难题，提高飞行器的飞行性能和安全性。
通过深入研究高超声速飞行器热防护材料的特性和应用，探讨传统热防护材料存在的问题并寻找新型高温材料的研究进展，探索多功能复合材料和纳米材料在热防护中的应用，以及仿生材料的发展，从而为高超声速飞行器的热防护提供新的解决方案和技术支持。
通过本研究的开展，旨在为高超声速飞行器的设计和制造提供更加可靠和高效的热防护材料，推动高超声速飞行器技术的发展，促进航空航天领域的科学研究和工程应用的进步。
高超声速飞行器热防护材料研究进展
高超声速飞行器热防护材料研究进展随着高超声速飞行器技术的不断发展，热防护材料的研究和应用成为其关键之一。
高超声速飞行器在飞行过程中会遇到高温高速气流的侵蚀和冲击，因此需要采用能够抵抗高温、高压力和高速气流的热防护材料。
近年来，热防护材料研究的主要方向是在材料的结构和组成，以及制备和加工工艺等方面进行改进和优化。
本文将重点介绍高超声速飞行器热防护材料研究的进展和应用情况。
1、碳-碳复合材料碳-碳复合材料因其良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能以及高度定向的纤维结构和良好的机械性能等优点而成为高超声速飞行器热防护材料的重要选择。
它的制备过程是在高温下进行的，其板材通过了特殊的炭化处理，从而获得良好的耐高温、耐氧化和耐腐蚀性能。
碳-碳复合材料的制备工艺和性能控制是目前研究的关键之一。
在碳/碳复合材料的制备过程中，需要考虑原料、纤维制备、预浸料处理和成型、炭化等方面；在碳/碳复合材料的性能方面，需要考虑纤维、矩阵和界面的性能、板材制备工艺、成型工艺，以及优化硅/碳和碳/碳结构等方面。
2、先进陶瓷材料先进陶瓷材料因其稳定、耐高温、耐腐蚀等性能，被广泛应用于高超声速飞行器热防护材料领域。
目前，采用的主要先进陶瓷材料包括SiC、Si3N4和ZrO2等。
SiC以其高温、耐腐蚀、高硬度等优点，成为热防护材料的重要选择。
同时，通过气相沉积法、微波感应等制备方法，制备出了SiC/SiC复合材料，其耐高温、耐热冲击性能远远超出传统热辐射屏蔽材料，成为广泛关注的热防护材料。
Si3N4是一种具有优良性能的先进陶瓷材料，在超声速飞行器热防护材料中得到广泛的应用。
利用Si3N4的成熟制备技术制备Si3N4单晶和复合材料，能够有效地解决高温气流冲击所引起的表面损坏和内部破坏问题。
ZrO2是一种具有良好的高温耐腐蚀性能和热稳定性的先进陶瓷材料。
通过改变ZrO2的晶相结构，可以有效地提高其抗热冲击性能和热阻性能，成为高超声速飞行器热防护材料的有力选择。
高超声速飞行器 热防护材料 关键技术
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这种飞行器的出现在军事、航空航天以及科学研究等领域引起了广泛的兴趣。
然而，高超声速飞行器面临的一个主要挑战是如何有效地应对其在极高速度下所受到的极端热量和压力环境。
热防护材料的研发和应用成为实现高超声速飞行器商业化和军事化的关键技术之一。
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2016年夏季学期《航空材料与制造》课程论文题目：应用于高超音速飞行器的防热材料一、概述高超音速飞行器：指的是飞行速度在五马赫（约6000km/h）以上的飞行物体，主要包括3大类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机和航天飞机。
高超音速飞行器所采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”。
除了美国外，俄罗斯、中国、法国、日本、印度、澳大利亚等国也在积极地开展相关的科研实验，他们看重的正是其在军事应用方面的诱人前景。
“防热材料”亦称“耐高温烧蚀材料”，是高超音速飞行器的必备材料之一，在火箭发动机喷管，飞行器的端头，外蒙皮，航天飞机机翼前缘，发动机叶片等部位都有着重要的应用。
二、高超音速飞行器所面临的技术瓶颈被视为“下一代飞行技术”的高超音速飞行，因为其超过五倍音速的超高飞行速度，所面临技术难题是不言而喻的，要实现飞行器高超音速飞行，必须突破高超音速发动机技术和一体化设计技术，如飞行器机体和推进系统设计一体化、气动设计一体化、结构设计一体化等技术，以及材料与结构技术、高超音速空气动力技术、燃料高超音速推进系统、高超音速地面模拟和飞行试验技术等。
其中最重要的我想还是飞行器动力问题和与之而来的材料使用问题的解决，这两个问题也正是高超音速飞行器在研发过程中所面临的关键性技术瓶颈，美国、俄罗斯、日本等国在这些方面的研究投入与日俱增，可见高超音速飞行器的开发已经成为了世界各个强国所瞄准的新一代国防技术开发前沿。
在现有的高超音速飞行器的研究实验中，绝大多是都是采用冲压发动机作为飞行器的动力来源。
冲压发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压的一种空气喷气发动机。
它通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部组成。
冲压发动机没有压气机（也就不需要燃气涡轮），所以又称为不带压气机的空气喷气发动机。
按应用围划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类，应用于高超音速飞行器上的又叫做超燃冲压发动机。
冲压发动机结构简单，重量轻，成本低。
在飞行马赫数大于3的条件下使用,有较高的经济性。
它的缺点是不能自行起动，须用其他发动机作为助推器，而且只有飞行器达到一定飞行速度后才能有效工作。
为了在发动机工作前达到冲压发动机的工作速度，现有的两种可以采取的解决方式一种是通过有其他飞行器投放的助推滑翔式的起飞，如美国正在研制的X-43和X-51型飞行器。
或者是采用一种涡轮喷气发动机和超燃冲压发动机组合的混合动力，“黑鸟”系列侦察机就是非常典型的例子。
超燃冲压发动机因为其独特的工作原理和使用条件，不仅对其发动机的一体化设计提出了很高的要求，同时在所用材料的性能方面也有着十分苛刻的要求。
首先是燃烧室的温度可达2500℃以上，面临的压力和粒子冲刷强度也远远超过现在一般飞机所装配的涡扇发动机。
其次是因为飞行器高速飞行时与空气中的粒子摩擦的产生大量的热量，而产生热量的部位主要集中在高超音速飞行器鼻锥，翼缘等重要部位，这些热量如果不能及时导走或加以防护就会对飞行器的部结构造成极威胁，从而出现一些极端的损坏事故的发生。
无论是在发动机部位还是在飞行器的外壳结构材料，在长时间服役时都对其性能的稳定性提出了很高的要求。
三、高超音速飞行器上使用的高温材料随着高超音速飞行器研制工作的发展，人们开始发现高温防热材料逐渐成为制约高超音速飞行器领域发展的关键性工程材料，为了保护飞行器部构件的安全工作和超燃冲压发动机的正常运转，高超音速飞行器所使用的防热材料必须具备以下两个方面的作用：首先，保持良好的气动外形，可以确保飞行器保持正确的飞行姿势以及航行轨迹；其次，能够很好地隔绝外部热量，使飞行器的部构件维持在正常的工作围。
因此，为了使防热材料能够在高温、高压和高速气流、粒子流冲刷的苛刻环境下正常使用，研究防热材料在苛刻环境下的宏观气动外形及部微观组织的演变过程，以此来推断防热材料的烧蚀行为及烧蚀机理就显得尤为重要。
现有的防热材料主要包括难熔金属材料、瓷基复合材料、碳/碳复合材料和石墨及其复合材料等。
每种材料体系都有其各自的缺点与不足：难熔金属材料主要代表是钨渗铜复合材料，其高温强度与抗热震问题存在一定的冲突，且成本高、密度大、难以加工和抗氧化性差等缺点，都严重限制了其应用；能够在2000℃以上氧化氛围中使用的瓷和瓷基复合材料并不多，现研究最多的是碳化物和硼化物，但他们的抗氧化性能相对较差，材料的本质脆性使其断裂韧性较低，且加工难度较大；碳/碳复合材料在高温环境下自身的抗氧化性能和耐烧蚀性能较差，因此国外研究学者将碳/碳复合材料的改性研究作为该材料体系的研究重点，通常采用难熔碳化物如SiC、HfC、TaC、NbC、ZrC 等涂层来提高其抗氧化能力，但是由于性能匹配问题，涂层系统在1700℃以上的使用效果并不理想，同时碳/碳复合材料制作工艺比较复杂，成本较高也限制了其应用；石墨渗金属材料体系中研究最深入的是石墨渗铜复合材料，但研究发现铜的渗入并没有起到提高复合材料耐烧蚀性能的效果。
但石墨材料本身仍具有优异的性能，如良好的热膨胀性能、优良的化学稳定性、优异的高温力学性能以及耐烧蚀性能等，对其进行深入的科学研究仍然具有非常重要的工程意义。
在防热材料的研究和应用领域中，难熔金属及其复合材料由于其高熔点、耐高温以及优良的耐腐蚀性能等优点得到最早和最广泛的关注。
在耐高温难熔金属领域中主要涉及 Nb、Mo、Tc、Ru、Hf、Ta、W、Re、Os 和 Ir 等，研究和应用最广的难熔金属是钨和铼等，熔点和密度是衡量难熔金属是否适合作为防热材料使用的关键性因素。
金属钨（W）在所有难熔金属中具有最高的熔点，熔点可以达到 3410℃，但同样存在较大的缺点，其密度较大（高达 19.3 g•cm-3），且在较低温度的环境下呈现出一定的脆性，强度降低，使其作为结构材料受到一定程度的限制。
为了改善金属钨的使用性能，扩大其使用领域，目前得到广泛应用的是固体火箭发动机的钨渗铜喉衬。
钨渗铜喉衬是指将钨粉在一定条件下烧结制得多孔结构的钨骨架，然后在高温环境下将熔融金属铜浸渗入钨骨架中，制得钨渗铜喉衬；二者本质上是一种复合材料，一种二元“假合金”。
研究表明钨骨架的密度对材料的拉伸强度有显著影响，而且钨骨架的晶粒细化作用对钨渗铜材料有明显的强化作用。
将铜熔渗入钨骨架中制得钨渗铜喉衬的目的是为了使铜在固体火箭发动机高温燃气流的环境下发挥发汗冷却的作用，以此降低喉衬部位温度，提高材料的耐高温性能。
同时有研究表明，喉衬部位的热环境不足以使铜产生足够的相变，发挥有效的发汗冷却作用；但铜的加入可以明显降低钨渗铜材料的后期加工处理难度。
宋桂明、孟庆昌等人通过在钨渗铜喉衬材料中进一步添加碳化锆、碳化钛颗粒等来提高材料的耐高温性能，在降低钨渗铜材料密度的前提下显著提高了材料的力学性能。
瓷基复合材料是指以难熔金属碳化物（如碳化锆、碳化铪和碳化钽等）或硼化物等为基体，通过添加纤维、晶须或颗粒等手段制成的一种由两相或多相构成的复合材料体系。
与其他材料体系相比，瓷基复合材料具有相对较高的熔点、良好的导热性能以及在高温环境下仍可保持优良的力学性能，这一点与石墨材料极其相似。
加之瓷基复合材料具有可以适应高速长时间的高温环境的优点，因此，瓷基复合材料被广泛应用于固体火箭发动机及高声速飞行器的关键防热部件及构件。
高超声速飞行器的工作环境是长时间的高温有氧环境，瓷基复合材料在使用过程中应将其高温抗氧化问题视为首要关注点；同时，由于面临较快升温速率造成的严重的气动加热问题，瓷基复合材料的抗热震问题也得到了相应的重视。
瓷材料在高温环境下的抗氧化机理可归纳理解为：瓷材料在高温环境下发生氧化反应，形成具有一定黏度和致密度的氧化物层，这些氧化物层可以有效的通过其中含有的玻璃相物质填充在瓷材料氧化物层中的裂纹和缺陷，降低甚至阻止氧环境中氧与瓷材料的进一步接触，达到高温抗氧化的目的。
抗氧化能力的优劣决定了瓷基复合材料的最优使用的温度围，但瓷材料的本质脆性却在一定程度上限制了其广泛的应用。
结构决定材料的性能，瓷材料中以离子键和共价键为主要的结合方式，这两种键合的性质（方向性强，结合强度高）决定了瓷材料的本质脆性。
因此，当瓷材料在高温环境中承受热冲击时，材料本身出现裂纹等缺陷是不可避免的，对于瓷材料的增韧问题本质上是通过消耗裂纹扩展所需的能量实现的。
目前，关于瓷材料的增韧方式主要有引入第二相（颗粒、晶须和纤维等）增韧和改善瓷材料的结构增韧等。
C/C 复合材料在惰性气氛保护环境下具有优异的高温力学性能，但由于碳元素特殊的性质，C/C 复合材料在空气环境下 400℃便开始发生氧化现象，且随着温度的升高，氧化速度逐渐加快。
因此，为了使得 C/C 复合材料更好的满足在高温环境下的正常使用，提高其抗氧化性能和耐烧蚀性能是目前国外研究学者研究和关注的重点。
目前，基体改性技术和抗氧化涂层技术是改善 C/C 复合材料抗氧化性能和耐烧蚀性能的两种重要方法，且得到了广泛而深入的研究。
C/C 复合材料的基体改性技术是指在 C/C 复合材料制备过程中添加难熔金属化合物等抗氧化组分，制得一种可以在高温环境下保持优异抗氧化及耐烧蚀性能复合材料的技术。
利用基体改性技术可以显著提高 C/C 复合材料的高温抗氧化性能及耐烧蚀性能，但是当经过基体改性的 C/C 复合材料在高温燃气流的侵蚀作用下仍然存在较高的氧化烧蚀速度，且基体改性后的 C/C 复合材料在使用过程中不能很好的实现与氧气完全隔绝的目的，经基体改性的 C/C 复合材料的高温抗氧化性能和耐烧蚀性能仍受到强烈的挑战。
因此，利用在 C/C 复合材料表面制备涂层的技术可以显著并有效提高 C/C 复合材料的高温抗氧化性能和耐烧蚀性能。
C/C 复合材料表面的涂层可以有效保护 C/C 复合材料不被高温有氧环境侵蚀，并将恶劣的烧蚀环境的与复合材料完全隔离，可以很好的隔绝有氧环境并抑制有氧气氛向材料部的进一步扩散。
四、哈工大金属基复合材料研究所的防热材料研究哈工大金属基复合材料研究所是由武高辉教授在国较早创办的金属基复合材料研究所，自成立以来已经开发出二十多种新型的金属基复合材料，远远超过国的同类研究所，在国际上也具有先进水平。
武老师的科研团队很早就开始致力于高温防热材料的研究工作，并取得了突出的成就。
哈工大复合材料研究所所设计的的新型金属基复合材料，采用了不同于一般防热材料的设计思路。
“因势利导”、“以柔克刚”是哲学里面的重要概念，在金属复合材料研究所的新型材料设计中被表露的淋淋尽致。
新的防热材料体系以石墨或者是C/C材料为基体，在其孔隙中渗入还原性金属，这种还原性金属应当具有3重作用：一是依靠自身的液化、气化来消耗外界的热量；二是气化后还要消耗外界的氧，从而切断基体氧化的源头；三是高温氧化后在表面自发生成氧化物瓷膜，保护基体不被烧蚀。