抗烧蚀C/C-SiC-ZrB 2 复合材料研究
发布时间：2024-03-24 18:59
开发可服役于高于2000oC环境的超高温材料已成为新一代空天飞行器热防护系统和动力系统研发的技术瓶颈,碳/碳(C/C)复合材料是可应用于上述环境的主要备选材料之一,目前大量研究将超高温陶瓷引入C/C复合材料来提高该材料的抗烧蚀性能,但添加SiC对C/C和超高温陶瓷改性C/C复合材料抗烧蚀性能的影响尚不明确,引入陶瓷相的分布和结构对改性C/C复合材料抗烧蚀性能的影响亦鲜见报道,本文主要针对以上问题选用ZrB2和SiC为添加相、在氧乙炔多元环境中研究改性C/C复合材料的烧蚀行为。本文以2D针刺碳毡为预制体、以天然气为热解碳前驱体、以聚碳硅烷和ZrB2的有机聚合物为添加陶瓷相的前驱体,采用前驱体浸渍裂解(PIP)和热梯度化学气相沉积(TCVI)工艺制备了不同结构和分布的SiC、ZrB2、ZrB2-SiC改性的C/C复合材料,通过三点弯曲测试、激光闪射法考察了材料的力学性能和热物理性能,研究了氧乙炔不同热流密度、单次-往复加载、不同加载时间等多元环境中改性C/C复合材料的烧蚀行为。借助XRD、SEM、EDS...
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
论文的主要创新与贡献
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超高温材料发展概述
1.2.1 难熔金属及其合金
1.2.2 石墨
1.2.3 超高温陶瓷及其复合材料
1.2.4 C/SiC复合材料
1.2.5 C/C复合材料
1.3 抗烧蚀C/C复合材料
1.3.1 自身结构调整
1.3.2 涂层
1.3.3 基体改性
1.4 基体改性抗烧蚀C/C复合材料的制备方法及研究现状
1.4.1 制备方法
1.4.2 研究现状
1.5 选题背景及意义
1.6 研究内容
第2章 实验方法
2.1 引言
2.2 实验原材料及设备
2.2.1 预制体
2.2.2 基体前驱体
2.2.3 其它原材料
2.2.4 实验设备
2.3 材料制备方法
2.3.1 热梯度化学气相沉积法制备热解碳
2.3.2 前驱体浸渍裂解法制备SiC、ZrB2及ZrC
2.3.3 高温石墨化热处理
2.4 性能测试
2.4.1 密度测定
2.4.2 力学性能测试
2.4.3 热物理性能测试
2.4.4 氧化
2.4.5 烧蚀性能测试
2.5 材料表征
2.5.1 物相分析
2.5.2 微观形貌分析
2.6 本章小结
第3章 添加SiC对C/C复合材料性能的影响
3.1 引言
3.2 材料制备及微观结构
3.3 力学及热物理性能
3.4 不同热流密度环境中的烧蚀
3.5 单次-往复环境中的烧蚀
3.6 SiC依托于预制体结构的层状分布对烧蚀的影响
3.7 本章小结
第4章 添加SiC对C/C-ZrB2复合材料性能的影响
4.1 引言
4.2 材料制备及微观结构
4.3 力学及热物理性能
4.4 不同热流密度环境中的烧蚀
4.5 往复加载环境中的烧蚀
4.6 不同加载时间环境中的烧蚀
4.7 本章小结
第5章 ZrB2-SiC从界面到基体中的分布对改性C/C复合材料性能的影响
5.1 概述
5.2 ZrB2从界面到基体中的分布对改性C/C复合材料的影响
5.2.1 材料制备及微观结构
5.2.2 力学及热物理性能
5.2.3 烧蚀性能
5.3 高温热处理对ZrB2-SiC基体改性C/C复合材料的影响
5.3.1 材料制备及微观结构
5.3.2 力学及热物理性能
5.3.3 烧蚀性能
5.4 烧蚀机理
5.5 本章小结
第6章 ZrB2-SiC的微区结构和层状偏聚对改性C/C复合材料性能的影响
6.1 引言
6.2 不同微区结构的ZrB2-SiC对改性C/C复合材料的影响
6.2.1 材料制备及微观结构
6.2.2 力学及热物理性能
6.2.3 烧蚀性能及机理
6.3 ZrB2-SiC的层状偏聚对改性C/C复合材料的影响
6.3.1 材料制备及微观结构
6.3.2 力学及热物理性能
6.3.3 烧蚀性能及机理
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文和专利
致谢
本文编号：3937875
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
论文的主要创新与贡献
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超高温材料发展概述
1.2.1 难熔金属及其合金
1.2.2 石墨
1.2.3 超高温陶瓷及其复合材料
1.2.4 C/SiC复合材料
1.2.5 C/C复合材料
1.3 抗烧蚀C/C复合材料
1.3.1 自身结构调整
1.3.2 涂层
1.3.3 基体改性
1.4 基体改性抗烧蚀C/C复合材料的制备方法及研究现状
1.4.1 制备方法
1.4.2 研究现状
1.5 选题背景及意义
1.6 研究内容
第2章 实验方法
2.1 引言
2.2 实验原材料及设备
2.2.1 预制体
2.2.2 基体前驱体
2.2.3 其它原材料
2.2.4 实验设备
2.3 材料制备方法
2.3.1 热梯度化学气相沉积法制备热解碳
2.3.2 前驱体浸渍裂解法制备SiC、ZrB2及ZrC
2.3.3 高温石墨化热处理
2.4 性能测试
2.4.1 密度测定
2.4.2 力学性能测试
2.4.3 热物理性能测试
2.4.4 氧化
2.4.5 烧蚀性能测试
2.5 材料表征
2.5.1 物相分析
2.5.2 微观形貌分析
2.6 本章小结
第3章 添加SiC对C/C复合材料性能的影响
3.1 引言
3.2 材料制备及微观结构
3.3 力学及热物理性能
3.4 不同热流密度环境中的烧蚀
3.5 单次-往复环境中的烧蚀
3.6 SiC依托于预制体结构的层状分布对烧蚀的影响
3.7 本章小结
第4章 添加SiC对C/C-ZrB2复合材料性能的影响
4.1 引言
4.2 材料制备及微观结构
4.3 力学及热物理性能
4.4 不同热流密度环境中的烧蚀
4.5 往复加载环境中的烧蚀
4.6 不同加载时间环境中的烧蚀
4.7 本章小结
第5章 ZrB2-SiC从界面到基体中的分布对改性C/C复合材料性能的影响
5.1 概述
5.2 ZrB2从界面到基体中的分布对改性C/C复合材料的影响
5.2.1 材料制备及微观结构
5.2.2 力学及热物理性能
5.2.3 烧蚀性能
5.3 高温热处理对ZrB2-SiC基体改性C/C复合材料的影响
5.3.1 材料制备及微观结构
5.3.2 力学及热物理性能
5.3.3 烧蚀性能
5.4 烧蚀机理
5.5 本章小结
第6章 ZrB2-SiC的微区结构和层状偏聚对改性C/C复合材料性能的影响
6.1 引言
6.2 不同微区结构的ZrB2-SiC对改性C/C复合材料的影响
6.2.1 材料制备及微观结构
6.2.2 力学及热物理性能
6.2.3 烧蚀性能及机理
6.3 ZrB2-SiC的层状偏聚对改性C/C复合材料的影响
6.3.1 材料制备及微观结构
6.3.2 力学及热物理性能
6.3.3 烧蚀性能及机理
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文和专利
致谢
本文编号：3937875
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