稀土硅酸盐热防护连接件的制备与表征
发布时间：2021-08-06 17:16
随着飞行器服役温度的升高,现有的金属热防护系统已不能满足新的耐温要求,需开发可耐更高温度的新型陶瓷基热防护系统。而在金属热防护系统中用到的传统金属热防护连接件存在耐温低、热膨胀系数过高的缺点,易导致热防护系统出现热短路问题;且其与陶瓷基热防护系统热膨胀系数不匹配,易对陶瓷基热防护系统造成损伤,所以需同时开发新型陶瓷基热防护连接件。为此本文选择热导率低、热膨胀系数较低和高温性能较稳定的Y2SiO5作为基体材料,通过添加增强相和材料自身结构设计,制备出了高强度、低热导的新型陶瓷基复合材料。首先以溶胶凝胶法制备出的较高纯度的纳米Y2SiO5粉为原料,ZrO2纤维作为增强相,通过冷等静压法结合无压烧结工艺,成功制备出ZrO2（f）/Y2SiO5复合材料。结果显示,与未添加纤维的试样相比,20vt%ZrO2c（f）/Y2SiO5复合材料纤维表现出最佳的增强效...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1 选题的背景与意义
1.2 连接件体系研究现状
1.3 Y_2SiO_5陶瓷的性能介绍
1.3.1 力学性能
1.3.2 热学性能
1.4 多孔材料的制备方法
1.4.1 添加造孔剂法
1.4.2 发泡法
1.4.3 溶胶-凝胶法
1.4.4 冷冻干燥法
1.5 提高陶瓷材料力学性能的方法
1.5.1 相变增韧
1.5.2 原位增韧
1.5.3 纤维增韧
1.5.4 金属颗粒增韧
1.6 本文的研究内容
2. 材料制备工艺与材料性能的表征方法
2.1 材料制备工艺
2.1.1 实验原材料与试剂
2.1.2 实验设备
2.1.3 工艺过程
2.1.4 Y_2SiO_5粉体的制备
2.1.5 Y_2SiO_5基复合材料的制备
2.1.6 性能表征试样的制备
2.2 材料性能的表征方法
2.2.1 密度
2.2.2 热导率
2.2.3 力学性能
2.2.4 X射线衍射
2.2.5 微观结构
2.3 小结
3. ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5和Ni/Y_2SiO_5复合材料的性能研究
3.1 引言
3.2 ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5(纳米粉)复合材料性能研究
3.2.1 纤维含量对复合材料性能的影响
3.2.2 烧结温度对复合材料性能的影响
3.3 ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5(微米粉)复合材料性能研究
3.3.1 ZrO_2纤维含量对复合材料性能的影响
3.3.2 烧结温度对复合材料性能的影响
3.4 Ni/Y_2SiO_5复合材料的性能研究
3.4.1 Ni含量对复合材料性能的影响
3.4.2 烧结温度对复合材料性能的影响
3.5 不同增强相Y_2SiO_5(微米粉)基复合材料的性能对比
3.6 本章小结
4. 多层梯度ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5和Ni/Y_2SiO_5复合材料的性能研究
4.1 引言
4.2 多层梯度复合材料的结构设计与实现
4.3 多层梯度结构变化对复合材料烧结性能的影响
4.4 多层梯度结构变化对复合材料力学性能的影响
4.4.1 弯曲强度
4.4.2 拉伸强度
4.4.3 剪切强度
4.5 本章小结
5. ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5和Ni/Y_2SiO_5复合材料螺栓连接件性能研究
5.1 引言
5.2 复合材料的加工性能比较
5.3 性能测试及表征
5.3.1 螺栓拉伸性能测试分析
5.3.2 螺栓剪切性能测试分析
5.4 本章小结
6. 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]M5复合材料螺栓的设计与试验[J]. 崔深山,万爽,张涛,仝凌云,杨帆. 宇航材料工艺. 2017(04)
[2]C/C复合材料螺栓紧固特性[J]. 孙鹏军,雷勇军,吴宏伟,安军,李新涛. 宇航材料工艺. 2017(01)
[3]复合材料小尺寸螺栓的成型工艺方法探讨[J]. 孙博. 纤维复合材料. 2014(02)
[4]C/SiC复合材料螺栓螺牙承载能力[J]. 卢子兴,廖强,杨振宇,俸翔,张中伟,冯志海. 复合材料学报. 2015(01)
[5]第一性原理研究硅酸钇晶体的电子结构和物理性质[J]. 高肖丽,刘廷禹,张涵,夏贯芳. 人工晶体学报. 2013(12)
[6]3D针刺C/SiC复合材料螺栓的低成本制备及力学性能[J]. 刘杰,李海滨,刘小瀛. 航空学报. 2013(07)
[7]空天飞机热防护系统连接结构热载与强度分析[J]. 彭小波. 导弹与航天运载技术. 2012(06)
[8]C/C复合材料螺栓在拧紧力矩条件下的力学性能研究[J]. 闵昌万,谭志勇,龙丽平. 强度与环境. 2012(03)
[9]炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能[J]. 王杰,李克智,郭领军,李贺军,李伟,高全明,李照谦. 固体火箭技术. 2012(02)
[10]TiO2-SiO2纳米多孔材料常压干燥制备[J]. 冷小威,刘敬肖,史非,王振宇,李雨珖,董晓丽,魏莉. 材料导报. 2010(08)
博士论文
[1]陶瓷基复合材料界面强度与磨削过程材料去除机理研究[D]. 张立峰.天津大学 2016
[2]预应力陶瓷与层状陶瓷复合材料应力分析与设计[D]. 苏盛彪.中国建筑材料科学研究院 2002
本文编号：3326168
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1. 绪论
1.1 选题的背景与意义
1.2 连接件体系研究现状
1.3 Y_2SiO_5陶瓷的性能介绍
1.3.1 力学性能
1.3.2 热学性能
1.4 多孔材料的制备方法
1.4.1 添加造孔剂法
1.4.2 发泡法
1.4.3 溶胶-凝胶法
1.4.4 冷冻干燥法
1.5 提高陶瓷材料力学性能的方法
1.5.1 相变增韧
1.5.2 原位增韧
1.5.3 纤维增韧
1.5.4 金属颗粒增韧
1.6 本文的研究内容
2. 材料制备工艺与材料性能的表征方法
2.1 材料制备工艺
2.1.1 实验原材料与试剂
2.1.2 实验设备
2.1.3 工艺过程
2.1.4 Y_2SiO_5粉体的制备
2.1.5 Y_2SiO_5基复合材料的制备
2.1.6 性能表征试样的制备
2.2 材料性能的表征方法
2.2.1 密度
2.2.2 热导率
2.2.3 力学性能
2.2.4 X射线衍射
2.2.5 微观结构
2.3 小结
3. ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5和Ni/Y_2SiO_5复合材料的性能研究
3.1 引言
3.2 ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5(纳米粉)复合材料性能研究
3.2.1 纤维含量对复合材料性能的影响
3.2.2 烧结温度对复合材料性能的影响
3.3 ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5(微米粉)复合材料性能研究
3.3.1 ZrO_2纤维含量对复合材料性能的影响
3.3.2 烧结温度对复合材料性能的影响
3.4 Ni/Y_2SiO_5复合材料的性能研究
3.4.1 Ni含量对复合材料性能的影响
3.4.2 烧结温度对复合材料性能的影响
3.5 不同增强相Y_2SiO_5(微米粉)基复合材料的性能对比
3.6 本章小结
4. 多层梯度ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5和Ni/Y_2SiO_5复合材料的性能研究
4.1 引言
4.2 多层梯度复合材料的结构设计与实现
4.3 多层梯度结构变化对复合材料烧结性能的影响
4.4 多层梯度结构变化对复合材料力学性能的影响
4.4.1 弯曲强度
4.4.2 拉伸强度
4.4.3 剪切强度
4.5 本章小结
5. ZrO_(2(f))/Y_2SiO_5和Ni/Y_2SiO_5复合材料螺栓连接件性能研究
5.1 引言
5.2 复合材料的加工性能比较
5.3 性能测试及表征
5.3.1 螺栓拉伸性能测试分析
5.3.2 螺栓剪切性能测试分析
5.4 本章小结
6. 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]M5复合材料螺栓的设计与试验[J]. 崔深山,万爽,张涛,仝凌云,杨帆. 宇航材料工艺. 2017(04)
[2]C/C复合材料螺栓紧固特性[J]. 孙鹏军,雷勇军,吴宏伟,安军,李新涛. 宇航材料工艺. 2017(01)
[3]复合材料小尺寸螺栓的成型工艺方法探讨[J]. 孙博. 纤维复合材料. 2014(02)
[4]C/SiC复合材料螺栓螺牙承载能力[J]. 卢子兴,廖强,杨振宇,俸翔,张中伟,冯志海. 复合材料学报. 2015(01)
[5]第一性原理研究硅酸钇晶体的电子结构和物理性质[J]. 高肖丽,刘廷禹,张涵,夏贯芳. 人工晶体学报. 2013(12)
[6]3D针刺C/SiC复合材料螺栓的低成本制备及力学性能[J]. 刘杰,李海滨,刘小瀛. 航空学报. 2013(07)
[7]空天飞机热防护系统连接结构热载与强度分析[J]. 彭小波. 导弹与航天运载技术. 2012(06)
[8]C/C复合材料螺栓在拧紧力矩条件下的力学性能研究[J]. 闵昌万,谭志勇,龙丽平. 强度与环境. 2012(03)
[9]炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能[J]. 王杰,李克智,郭领军,李贺军,李伟,高全明,李照谦. 固体火箭技术. 2012(02)
[10]TiO2-SiO2纳米多孔材料常压干燥制备[J]. 冷小威,刘敬肖,史非,王振宇,李雨珖,董晓丽,魏莉. 材料导报. 2010(08)
博士论文
[1]陶瓷基复合材料界面强度与磨削过程材料去除机理研究[D]. 张立峰.天津大学 2016
[2]预应力陶瓷与层状陶瓷复合材料应力分析与设计[D]. 苏盛彪.中国建筑材料科学研究院 2002
本文编号：3326168
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