Si-O-C气凝胶/刚性多孔纤维复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2024-01-25 15:54

　　高超声速航天飞行器热防护材料与结构是关系其安全的关键热防护技术。陶瓷纤维隔热瓦是一种纤维型刚性多孔隔热材料,纤维在搭接处形成较强的粘结,气孔率达80-95%,具有耐高温、高强度、低密度、低热导率、耐冲刷和稳定性好等优点,是航天飞机和X系列高超声速飞行器大面积热防护的必选材料。本论文拟Si-O-C气凝胶浸渍到刚性多孔纤维骨架内部空间,经干燥,高温裂解等工艺步骤制备出Si-O-C气凝胶/刚性多孔纤维复合材料。刚性多孔纤维骨架分为碳基和石英基两类,由碳纤维和石英纤维分别经纤维分散、湿坯成型、高温烧结等工艺过程制备而成。不同于传统粉末烧结形成的陶瓷体,Si-O-C陶瓷由含硅聚合物前驱体经缩合反应、脱氢交联、无机化和陶瓷化热解而成,是硅、碳和氧原子构成的三维网络结构。Si-O-C陶瓷是Si O2陶瓷中的O部分被C取代得到的,氧原子的两个价电子均可以形成化学键,从而增强了网络结构的强度,有利于提高材料的热稳定性和机械性能,有效克服了在高温环境下,碳化物易氧化和氧化物因高蠕变速率所导致的低机械性能。本研究拟将上述两种材料结合在一起,取长补短,旨在获得力学性能更好,耐温更高和更低热导率的陶瓷基隔热复合...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 热防护结构与材料的研究现状
        1.2.1 陶瓷隔热瓦的研究现状
        1.2.2 纤维多孔隔热材料的应用与制备
    1.3 硅氧碳陶瓷的研究现状
        1.3.1 硅氧碳陶瓷的结构
        1.3.2 硅氧碳陶瓷的性能
        1.3.3 硅氧碳气凝胶的应用
    1.4 主要研究内容
第2章 实验部分
    2.1 实验材料
    2.2 主要实验设备
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 扫面电子显微镜分析和X射线谱仪（EDS）
        2.3.2 XRD测试
        2.3.3 傅里叶红外分析
        2.3.4 拉曼光谱分析
        2.3.5 X射线光电子能谱（XPS)
        2.3.6 热重分析（TG)
        2.3.7 压缩力学性能测试
        2.3.8 热导率的测试
第3章 Si-O-C气凝胶制备及性能表征
    3.1 引言
    3.2 Si-O-C气凝胶的制备
    3.3 Si-O-C气凝胶制备工艺
    3.4 Si-O-C气凝胶性能表征
        3.4.1 微观结构分析
        3.4.2 化学结构分析
        3.4.3 物相分析
    3.5 本章小结
第4章 碳基复合材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 Cf/Si-O-C复合材料的制备
    4.3 复合材料的性能表征
        4.3.1 微观结构分析
        4.3.2 化学结构分析
        4.3.3 热重分析（TG)
        4.3.4 物相分析
    4.4 本章小结
第5章 石英基复合材料的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 石英基隔热复合材料的制备
        5.2.1 Si-O-C气凝胶浸渍石英纤维多孔预制体复合材料的制备
        5.2.2 短切石英纤维弥散Si-O-C气凝胶复合材料的制备
    5.3 复合材料的性能表征
        5.3.1 微观结构分析
        5.3.2 化学结构分析
        5.3.3 热稳定性分析
        5.3.4 物相分析
    5.4 本章小结
总结
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢



本文编号：3885110