Gr/Al-Si耗散防热材料的设计制备及性能研究

发布时间：2021-05-23 21:50

　　本文通过压力浸渗采用不同工艺制备了Gr/Al25Si及Gr/Al40Si耗散防热材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、金相显微镜（OM）、透射电子显微镜（TEM）对材料的微观形貌及界面状态进行观察分析;观察基体形貌并对其进行定性及定量的表征;对基体石墨及两种耗散防热材料常温及高温的热物理性能以及力学性能进行了测试分析;通过热震试验,研究了不同耗散剂成分对耗散防热材料的抗热震性能的影响;选用氧乙炔焰烧蚀试验对耗散防热材料的烧蚀性能进行了测试并结合微观组织分析其表面烧蚀行为与体积烧蚀行为。相比于普通电极石墨,高纯石墨呈三维网状结构,石墨化程度较高约为92.15%,石墨由纤维组织和玫瑰花组织构成其片层结构完整;所制备的两种耗散防热材料组织均匀,致密度较高,耗散剂与基体界面清晰,无界面产物生成,且石墨基体中的C元素会往Al及Si中扩散但不发生热化学反应。常温下Gr/Al25Si与Gr/Al40Si材料的弯曲强度分别为122.32MPa和119.46MPa,相比于基体石墨分别提高了98.56%和93.68%;两种耗散防热材料的弯曲强度随着温度的升高而降低,弯曲断裂机制为混合型断裂;Gr/Al25S... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和研究目的及意义
    1.2 防热材料的发展现状
        1.2.1 难熔金属材料
        1.2.2 陶瓷基复合材料
        1.2.3 C/C复合材料
        1.2.4 树脂基复合材料
    1.3 石墨及石墨铝复合材料
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 试验材料和试验方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 耗散防热材料基体石墨的选择
        2.1.2 耗散防热材料耗散剂的选择
    2.2 材料的试验方法
        2.2.1 密度及致密度测试
        2.2.2 弹性模量测试
        2.2.3 微观组织观察及分析
        2.2.4 力学性能测试
        2.2.5 热物理性能测试
        2.2.6 烧蚀性能测试
        2.2.7 抗热震性能测试
第3章 耗散防热材料的优化设计及基本性能研究
    3.1 引言
    3.2 Gr/Al-Si耗散防热材料制备工艺探索
        3.2.1 Gr/Al25Si耗散防热材料的制备工艺
        3.2.2 Gr/Al40Si耗散防热材料的制备工艺
    3.3 基体石墨的微观组织观察及表征
        3.3.1 基体石墨的微观组织观察
        3.3.2 基体石墨的表征
    3.4 Gr/Al-Si耗散防热材料的微观组织
        3.4.1 Gr/Al-Si耗散防热材料的密度与致密度
        3.4.2 Gr/Al-Si耗散防热材料表面形貌及物相分析
        3.4.3 Gr/Al-Si耗散防热材料界面组织观察与分析
    3.5 Gr/Al-Si耗散防热材料的力学性能
        3.5.1 Gr/Al-Si耗散防热材料三点弯曲性能测试及断口分析
        3.5.2 Gr/Al-Si耗散防热材料压缩性能测试及断口分析
        3.5.3 Gr/Al-Si耗散防热材料弹性模量测试
    3.6 Gr/Al-Si耗散防热材料热物理性能测试
        3.6.1 Gr/Al-Si耗散防热材料的热膨胀性能
        3.6.2 Gr/Al-Si耗散防热材料的热导率
    3.7 Gr/Al-Si耗散防热材料抗热震性能测试及评价
    3.8 本章小结
第4章 耗散防热材料烧蚀性能及机理研究
    4.1 引言
    4.2 Gr/Al-Si耗散防热材料烧蚀性能
        4.2.1 Gr/Al-Si耗散防热材料质量烧蚀率与线烧蚀
        4.2.2 不同耗散剂成分对材料烧蚀表面温升的影响
    4.3 Gr/Al-Si耗散防热材料烧蚀表面宏微观形貌及成分分析
        4.3.1 冷却方式对材料烧蚀表面形貌及成分的影响
        4.3.2 不同烧蚀时间对材料表面宏观形貌的影响
        4.3.3 Gr/Al-Si耗散防热材料表面微观形貌分析
        4.3.4 耗散防热材料表面热化学烧蚀行为
    4.4 Gr/Al-Si耗散防热材料体积烧蚀行为
        4.4.1 不同烧蚀时间对材料截面形貌的影响
        4.4.2 Gr/Al-Si耗散防热材料中心区截面形貌及物相分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Cf/SiC复合材料表面LaMgAl11O19/Er2Si2O7涂层的制备和抗氧化性能研究[J]. 许喆,范文娟,范存岩,陶顺衍,曹学强,邹兵林.  武汉理工大学学报. 2015(12)
[2]石墨材料的精细微观组织结构分析[J]. 温亚辉,陈文革,侯林涛.  电子显微学报. 2015(03)
[3]C/C-ZrC复合材料的微观结构和力学性能研究[J]. 沈学涛,李伟,李克智.  无机材料学报. 2015(05)
[4]高超声速飞行器的防热材料与防热结构进展[J]. 沈娟,李舰.  飞航导弹. 2013(01)
[5]航天器热防护材料的发展概述[J]. 胡继东,左小彪,冯志海.  航天返回与遥感. 2011(03)
[6]钨钼渗铜材料的力学性能和组织研究[J]. 唐亮亮,邝用庚,陈飞雄,张保红,甘乐.  粉末冶金工业. 2011(03)
[7]发汗式主动冷却金属热防护系统主动冷却效率研究[J]. 刘双,张博明.  宇航学报. 2011(02)
[8]热压烧结法制备W-15Cu复合材料的组织结构研究[J]. 杨梨容,魏成富,栾道成,王正云.  粉末冶金工业. 2010(03)
[9]C/C复合材料高温抗氧化涂层的研究现状与展望[J]. 李贺军,薛晖,付前刚,张雨雷,史小红,李克智.  无机材料学报. 2010(04)
[10]C/C-Cu复合材料的烧蚀性能及烧蚀机理[J]. 冉丽萍,李文军,杨琳,易茂中.  中国有色金属学报. 2010(03)

硕士论文
[1]铁硅金属间化合物的制备及耐铝液腐蚀、抗热震性研究[D]. 李宁.长安大学 2006



本文编号：3203026