有机前驱体法BN-Si 3 N 4 复相陶瓷纤维的制备与性能研究
发布时间：2022-08-10 18:42
随着航空航天工业的发展,高马赫数飞行器对于高温透波材料,特别是高性能透波陶瓷纤维的需求日益剧烈。BN-Si3N4复相陶瓷纤维结合了 BN纤维优异的热稳定性、介电性能和Si3N4纤维出色的力学性能的优点,是一种极具发展潜力的高温透波陶瓷纤维材料。本论文以聚环硼氮烷（PBN）和聚硅氮烷（PSZ）为前驱体,通过前驱体的复合、熔融纺丝、电子束交联和高温热解制备了具有优良力学、介电、抗氧化等综合性能的BN-Si3N4复相陶瓷纤维。论文首先考察了 PBN与PSZ前驱体的基本性质与热解过程,并研究了复合前驱体的复合效应与热解机理;研究了复合前驱体的流变性和熔融纺丝工艺,制备了优质的纤维原丝;考察了不同交联工艺对纤维不熔化处理的影响;最后经过高温烧成制备了复相陶瓷纤维,并探讨了纤维的形貌与结构对纤维性能的影响。本论文的主要研究结论如下:1、聚环硼氮烷（PBN）前驱体的热解产物为乱层t-BN,而聚硅氮烷（PSZ）前驱体的热解产物为混合的α-Si3N4与β-Si3N4。二者的热解产物中碳含量均在0.5wt%以下,说明PBN与PSZ适合作为透波陶瓷纤维的前驱体使用。2、PBN/PSZ复合前驱体的热解过程存在...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 透波材料概述
1.3 透波材料的研究进展
1.3.1 有机透波材料
1.3.2 陶瓷透波材料
1.3.3 陶瓷基透波复合材料
1.4 氮化物透波陶瓷纤维的研究进展
1.4.1 Si_3N_4纤维
1.4.2 SiBN纤维
1.4.3 BN纤维
1.5 课题的提出与研究内容
第2章 实验与分析测试方法
2.1 实验原料设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 复合前驱体的制备
2.3 纤维原丝的制备
2.4 纤维原丝的不熔化处理
2.4.1 气氛交联
2.4.2 电子束辐射交联
2.5 不熔化纤维的高温热解
2.6 分析测试方法
2.6.1 组成与结构分析
2.6.2 理化性能分析
2.6.3 形貌分析
第3章 复合前驱体的热解机理研究
3.1 PBN前驱体与PSZ前驱体的基本性质与热解过程
3.1.1 PBN前驱体基本性质与热解过程
3.1.2 PSZ前驱体基本性质与热解过程
3.2 PBN前驱体与PSZ前驱体的复合效应
3.3 复合前驱体的热解过程分析
3.3.1 复合前驱体的分散状态
3.3.2 复合前驱体的无机化过程研究
3.3.3 复合前驱体的晶体化过程研究
3.4 本章小结
第4章 纤维原丝的制备与不熔化处理工艺
4.1 前驱体的流变性能
4.1.1 温度对前驱体流变性能的影响
4.1.2 剪切速率对前驱体流变性能的影响
4.2 纤维的纺丝工艺研究
4.2.1 纺丝温度对纤维原丝的影响
4.2.2 纺丝压力对纤维原丝的影响
4.2.3 收丝速度对纤维原丝的影响
4.3 纤维原丝的不熔化处理工艺研究
4.3.1 氨气交联
4.3.2 电子束交联
4.4 本章小结
第5章 复相陶瓷纤维的制备及性能研究
5.1 纤维的烧成过程研究
5.2 纤维的形貌与结构
5.3 纤维的性能表征
5.3.1 纤维的力学性能
5.3.2 纤维的介电性能
5.3.3 纤维的抗氧化性能
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温透波陶瓷材料研究进展[J]. 蔡德龙,陈斐,何凤梅,贾德昌,匡宁,苗蕾,邱海鹏,王洪升,徐念喜,杨治华,于长清,张俊武,张伟儒,周延春. 现代技术陶瓷. 2019(Z1)
[2]天线罩材料的研究进展[J]. 裴晓园,陈利,李嘉禄,丁刚,吴宁. 纺织学报. 2016(12)
[3]高性能透波陶瓷纤维的研究现状和展望[J]. 邹春荣,张长瑞,肖永栋,李斌,王思青,曹峰,刘坤. 硅酸盐通报. 2013(02)
[4]有机前驱体法BN纤维的制备和表征[J]. 陈明伟,戈敏,张伟刚. 无机材料学报. 2012(11)
[5]氮化硅高温透波材料的研究现状和展望[J]. 李端,张长瑞,李斌,曹峰,王思青. 宇航材料工艺. 2011(06)
[6]聚异丙胺基环硼氮烷裂解制备氮化硼及其抗氧化与介电性能[J]. 雷永鹏,王应德,宋永才,李义和,王浩,邓橙,谢征芳. 高等学校化学学报. 2011(05)
[7]氮化硼透波材料的研究进展与展望[J]. 李端,张长瑞,李斌,曹峰,王思青,曹英斌. 硅酸盐通报. 2010(05)
[8]熔融石英陶瓷的研究及应用进展[J]. 王永刚,王永强,徐刚,沈鸽,韩高荣. 材料导报. 2009(05)
[9]高超音速导弹天线罩透波材料研究进展[J]. 姜勇刚,张长瑞,曹峰,王思青,曹英斌. 硅酸盐通报. 2007(03)
[10]新型高温陶瓷天线罩材料的研究进展[J]. 沈强,陈斐,闫法强,张联盟. 材料导报. 2006(09)
博士论文
[1]氮化物陶瓷基耐烧蚀、透波复合材料及其天线罩的制备与性能研究[D]. 李斌.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]天线罩用氮化硅陶瓷材料烧结工艺的研究[D]. 邹强.天津大学 2004
本文编号：3674156
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 透波材料概述
1.3 透波材料的研究进展
1.3.1 有机透波材料
1.3.2 陶瓷透波材料
1.3.3 陶瓷基透波复合材料
1.4 氮化物透波陶瓷纤维的研究进展
1.4.1 Si_3N_4纤维
1.4.2 SiBN纤维
1.4.3 BN纤维
1.5 课题的提出与研究内容
第2章 实验与分析测试方法
2.1 实验原料设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 复合前驱体的制备
2.3 纤维原丝的制备
2.4 纤维原丝的不熔化处理
2.4.1 气氛交联
2.4.2 电子束辐射交联
2.5 不熔化纤维的高温热解
2.6 分析测试方法
2.6.1 组成与结构分析
2.6.2 理化性能分析
2.6.3 形貌分析
第3章 复合前驱体的热解机理研究
3.1 PBN前驱体与PSZ前驱体的基本性质与热解过程
3.1.1 PBN前驱体基本性质与热解过程
3.1.2 PSZ前驱体基本性质与热解过程
3.2 PBN前驱体与PSZ前驱体的复合效应
3.3 复合前驱体的热解过程分析
3.3.1 复合前驱体的分散状态
3.3.2 复合前驱体的无机化过程研究
3.3.3 复合前驱体的晶体化过程研究
3.4 本章小结
第4章 纤维原丝的制备与不熔化处理工艺
4.1 前驱体的流变性能
4.1.1 温度对前驱体流变性能的影响
4.1.2 剪切速率对前驱体流变性能的影响
4.2 纤维的纺丝工艺研究
4.2.1 纺丝温度对纤维原丝的影响
4.2.2 纺丝压力对纤维原丝的影响
4.2.3 收丝速度对纤维原丝的影响
4.3 纤维原丝的不熔化处理工艺研究
4.3.1 氨气交联
4.3.2 电子束交联
4.4 本章小结
第5章 复相陶瓷纤维的制备及性能研究
5.1 纤维的烧成过程研究
5.2 纤维的形貌与结构
5.3 纤维的性能表征
5.3.1 纤维的力学性能
5.3.2 纤维的介电性能
5.3.3 纤维的抗氧化性能
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温透波陶瓷材料研究进展[J]. 蔡德龙,陈斐,何凤梅,贾德昌,匡宁,苗蕾,邱海鹏,王洪升,徐念喜,杨治华,于长清,张俊武,张伟儒,周延春. 现代技术陶瓷. 2019(Z1)
[2]天线罩材料的研究进展[J]. 裴晓园,陈利,李嘉禄,丁刚,吴宁. 纺织学报. 2016(12)
[3]高性能透波陶瓷纤维的研究现状和展望[J]. 邹春荣,张长瑞,肖永栋,李斌,王思青,曹峰,刘坤. 硅酸盐通报. 2013(02)
[4]有机前驱体法BN纤维的制备和表征[J]. 陈明伟,戈敏,张伟刚. 无机材料学报. 2012(11)
[5]氮化硅高温透波材料的研究现状和展望[J]. 李端,张长瑞,李斌,曹峰,王思青. 宇航材料工艺. 2011(06)
[6]聚异丙胺基环硼氮烷裂解制备氮化硼及其抗氧化与介电性能[J]. 雷永鹏,王应德,宋永才,李义和,王浩,邓橙,谢征芳. 高等学校化学学报. 2011(05)
[7]氮化硼透波材料的研究进展与展望[J]. 李端,张长瑞,李斌,曹峰,王思青,曹英斌. 硅酸盐通报. 2010(05)
[8]熔融石英陶瓷的研究及应用进展[J]. 王永刚,王永强,徐刚,沈鸽,韩高荣. 材料导报. 2009(05)
[9]高超音速导弹天线罩透波材料研究进展[J]. 姜勇刚,张长瑞,曹峰,王思青,曹英斌. 硅酸盐通报. 2007(03)
[10]新型高温陶瓷天线罩材料的研究进展[J]. 沈强,陈斐,闫法强,张联盟. 材料导报. 2006(09)
博士论文
[1]氮化物陶瓷基耐烧蚀、透波复合材料及其天线罩的制备与性能研究[D]. 李斌.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]天线罩用氮化硅陶瓷材料烧结工艺的研究[D]. 邹强.天津大学 2004
本文编号：3674156
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3674156.html
