低密度纤维增强硅树脂烧蚀材料的制备和热力性能
发布时间：2021-10-05 15:39
随着航天水平的发展,各国都提出了深空探测计划,旨在探索人类未来的宜居星球。深空探测计划的实施对所使用飞行器的热防护材料提出了更高的要求,包括防热材料的外形保持能力、优异的热学屏蔽效果、低的密度以及基本的力学强度等等。针对未来可能的长时间低热流的服役环境,进一步降低防隔热材料的密度,提高防热效率,本论文以甲基苯基硅树脂为基体材料,以石英纤维酚醛树脂预制体为增强相,γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为固化剂,采用真空浸渍、减压抽滤结合减压干燥固化的工艺制备新型低密度纤维增强硅树脂烧蚀材料,并对所制备的材料进行热力学分析,对材料的烧蚀性能进行实验考核,并初步讨论防热机理。对硅树脂材料的固化行为进行研究,通过研究纯硅树脂的室温和高温两种固化方式,对比两种固化工艺所制备的硅树脂块体的密度等基本物理参数,分析了添加固化剂的树脂的粘度随温度的变化曲线,研究了高温固化过程中的材料化学键和官能团的变化情况,并优化了固化工艺和工艺参数。采用高温固化方式对硅树脂进行制备,高温固化的工艺为90℃1h-120℃1h-150℃1h-180℃3h,升温区间的升温速率为1℃/min,在真空干燥箱中进行干燥。采用连...
【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
【部分图文】：
适用于不同环境的热防护材料分类[7]
g/cm3)，在基体中添加玻璃空心微珠、酚醛空,24]。AVCOAT 保证了阿波罗飞船的 11 次飞行务。料多采用了计算机模拟方法来进行模拟表征拟蒙特卡罗(DSMC)方法模拟 Avcoat 类材料界层和通过材料的热解物质的交叉流动。为了气相与固相一起进行建模的连续体尺度，有限理解微结构的热响应，描述了包括对流，传导借助这些工具，在微米尺度形态学上分析了传结构模型的孔隙率为 0.71，连续渗透率为 15通过微观结构的流动，并计算了详细的碰撞轨迹进行了一次碰撞预测，以显示气体-气体，还描述了一种将小规模样本缩放到较大深基于反应力场(ReaxFF)势的分子动力学(MD)模树脂的催化剂。
而二氧化硅微球和短切纤维约占配方的 40％。SLA-561V 最初是由玛丽埃塔公司于 1976 年为维京着陆器任务开发的，最初的成功应用是 Miking 的再入飞行(峰值热通量约为 24W/cm2)[29]。然而，SLA-561V 经过发展继供出色的质量和低成本效益；在 20 世纪 90 年代，该材料被重新认证为火星者登陆器的再入热防护材料，被用于火星探路者MPF(近似热通量约为54W/cm火星探测漫游者 MER(~115W/cm2)。在这些条件下，SLA-561V 烧蚀后表面产碳化层，经历了一定程度的表面烧蚀。根据对材料进行的电弧喷射试验，仅在20W/ cm2以上就可以清楚地看到玻璃熔体和表面腐蚀。在较高的热通量下，实明材料表现出比蜂窝壁更高的烧蚀量。最近，作为 MESUR-Pathfinder 计划的分，SLA-561V 在 100-200W/cm2范围内的热通量下，在 0.2-0.3atm 的压力下了地面测试。测试显示，在 0.26atm 以上的压力下，有明显的散裂现象。截至 SLA-561V 是认为是美国最为成熟可靠的背风面防热材料。此外，将 SLA 蜂填充相单独喷涂在承力结构表面则构成喷涂型 SLA-S，SLA-561S 在火星探路PF 和火星探测漫游者 MER 及凤凰号的背板取得应用，SLA 也用于航天飞机外储箱的隔热保温。
【参考文献】：
期刊论文
[1]酚醛气凝胶/炭纤维复合材料的结构与烧蚀性能[J]. 朱召贤,董金鑫,贾献峰,龙东辉,凌立成. 新型炭材料. 2018(04)
[2]低密度烧蚀材料研究进展[J]. 程海明,洪长青,张幸红. 哈尔滨工业大学学报. 2018(05)
[3]低密度防热材料烧蚀性能研究[J]. 梁馨,谭朝元,罗丽娟,方洲,郭鸿俊. 载人航天. 2016(03)
[4]刚性短切碳纤维预制体和酚醛浸渍碳烧蚀体的制备及性能[J]. 杨威,贾献峰,乔文明,凌立成,龙东辉. 宇航材料工艺. 2016(02)
[5]酚醛浸渍碳烧蚀体（PICA）的制备、结构及性能[J]. 贾献峰,刘旭华,乔文明,凌立成,龙东辉. 宇航材料工艺. 2016(01)
[6]耐高温甲基苯基硅树脂的合成[J]. 黎春阳,李国军,樊欣,张炳,任瑞铭. 有机硅材料. 2016(01)
[7]一种新型低密度低热导率碳/酚醛复合材料的制备与隔热性能研究[J]. 程海明,薛华飞,洪长青,张幸红,罗浩,王鹏. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[8]热硫化硅橡胶耐烧蚀性能的研究[J]. 杨磊,刘艳辉,左继成,李勇. 沈阳理工大学学报. 2015(05)
[9]飞行器用热防护材料发展趋势[J]. 邹军锋,李文静,刘斌,詹万初,赵英民. 宇航材料工艺. 2015(04)
[10]新型轻质热防护复合材料的研究进展[J]. 韩杰才,洪长青,张幸红,程海明,薛华飞. 载人航天. 2015(04)
博士论文
[1]新型超轻质碳/酚醛烧蚀复合材料的制备与性能研究[D]. 程海明.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3420046
【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
【部分图文】：
适用于不同环境的热防护材料分类[7]
g/cm3)，在基体中添加玻璃空心微珠、酚醛空,24]。AVCOAT 保证了阿波罗飞船的 11 次飞行务。料多采用了计算机模拟方法来进行模拟表征拟蒙特卡罗(DSMC)方法模拟 Avcoat 类材料界层和通过材料的热解物质的交叉流动。为了气相与固相一起进行建模的连续体尺度，有限理解微结构的热响应，描述了包括对流，传导借助这些工具，在微米尺度形态学上分析了传结构模型的孔隙率为 0.71，连续渗透率为 15通过微观结构的流动，并计算了详细的碰撞轨迹进行了一次碰撞预测，以显示气体-气体，还描述了一种将小规模样本缩放到较大深基于反应力场(ReaxFF)势的分子动力学(MD)模树脂的催化剂。
而二氧化硅微球和短切纤维约占配方的 40％。SLA-561V 最初是由玛丽埃塔公司于 1976 年为维京着陆器任务开发的，最初的成功应用是 Miking 的再入飞行(峰值热通量约为 24W/cm2)[29]。然而，SLA-561V 经过发展继供出色的质量和低成本效益；在 20 世纪 90 年代，该材料被重新认证为火星者登陆器的再入热防护材料，被用于火星探路者MPF(近似热通量约为54W/cm火星探测漫游者 MER(~115W/cm2)。在这些条件下，SLA-561V 烧蚀后表面产碳化层，经历了一定程度的表面烧蚀。根据对材料进行的电弧喷射试验，仅在20W/ cm2以上就可以清楚地看到玻璃熔体和表面腐蚀。在较高的热通量下，实明材料表现出比蜂窝壁更高的烧蚀量。最近，作为 MESUR-Pathfinder 计划的分，SLA-561V 在 100-200W/cm2范围内的热通量下，在 0.2-0.3atm 的压力下了地面测试。测试显示，在 0.26atm 以上的压力下，有明显的散裂现象。截至 SLA-561V 是认为是美国最为成熟可靠的背风面防热材料。此外，将 SLA 蜂填充相单独喷涂在承力结构表面则构成喷涂型 SLA-S，SLA-561S 在火星探路PF 和火星探测漫游者 MER 及凤凰号的背板取得应用，SLA 也用于航天飞机外储箱的隔热保温。
【参考文献】：
期刊论文
[1]酚醛气凝胶/炭纤维复合材料的结构与烧蚀性能[J]. 朱召贤,董金鑫,贾献峰,龙东辉,凌立成. 新型炭材料. 2018(04)
[2]低密度烧蚀材料研究进展[J]. 程海明,洪长青,张幸红. 哈尔滨工业大学学报. 2018(05)
[3]低密度防热材料烧蚀性能研究[J]. 梁馨,谭朝元,罗丽娟,方洲,郭鸿俊. 载人航天. 2016(03)
[4]刚性短切碳纤维预制体和酚醛浸渍碳烧蚀体的制备及性能[J]. 杨威,贾献峰,乔文明,凌立成,龙东辉. 宇航材料工艺. 2016(02)
[5]酚醛浸渍碳烧蚀体（PICA）的制备、结构及性能[J]. 贾献峰,刘旭华,乔文明,凌立成,龙东辉. 宇航材料工艺. 2016(01)
[6]耐高温甲基苯基硅树脂的合成[J]. 黎春阳,李国军,樊欣,张炳,任瑞铭. 有机硅材料. 2016(01)
[7]一种新型低密度低热导率碳/酚醛复合材料的制备与隔热性能研究[J]. 程海明,薛华飞,洪长青,张幸红,罗浩,王鹏. 稀有金属材料与工程. 2015(S1)
[8]热硫化硅橡胶耐烧蚀性能的研究[J]. 杨磊,刘艳辉,左继成,李勇. 沈阳理工大学学报. 2015(05)
[9]飞行器用热防护材料发展趋势[J]. 邹军锋,李文静,刘斌,詹万初,赵英民. 宇航材料工艺. 2015(04)
[10]新型轻质热防护复合材料的研究进展[J]. 韩杰才,洪长青,张幸红,程海明,薛华飞. 载人航天. 2015(04)
博士论文
[1]新型超轻质碳/酚醛烧蚀复合材料的制备与性能研究[D]. 程海明.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3420046
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