有机硅改性ZrB 2 基多孔陶瓷的制备及其性能研究

发布时间：2024-12-10 04:13

　　近年来以高超声速飞行器为代表的各类新型飞行器得以快速发展,ZrB₂基超高温陶瓷由于其出色的耐温性能和高强度常用作飞行器热防护材料。但其较高的密度和导热系数,限制了其大规模的应用。在飞行器非结构部位更注重热防护材料的工艺性、轻质、防/隔热功能相结合等特性,对材料强度要求较低。将有机硅树脂同ZrB₂基陶瓷相结合,使其兼备良好工艺性、耐温、低导热系数和较低密度等性质,对实现ZrB₂基超高温陶瓷大范围应用具有重要意义。本论文选用具有高温稳定性的ZrB₂,复配Si、SiO₂、B₄C和短切碳纤维,经1500℃/1 h热处理制备了ZrB₂基多孔陶瓷材料。所制备的多孔陶瓷试样具有良好的维形能力,密度为1.926 g/cm³。在高温条件下各组分协同反应,形成外层为致密氧化层、内部为多孔的结构。试样在25℃下导热系数为1.670 W·m^-1·K^-1,1000℃时为2.5...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文背景及研究的目的和意义
    1.2 热防护材料研究进展
        1.2.1 热防护系统的设计及作用
        1.2.2 热防护材料的发展历程
        1.2.3 超高温热防护材料的研究进展
    1.3 树脂基热防护材料的制备及应用
        1.3.1 树脂耐热性分析
        1.3.2 树脂基热防护材料制备及应用
    1.4 热防护材料增强及增韧研究
        1.4.1 一维纳米材料特性及制备
        1.4.2 热防护材料增强增韧研究
    1.5 主要研究内容
第2章 实验材料与实验方法
    2.1 实验原料及所用仪器
        2.1.1 实验主要原料
        2.1.2 实验主要仪器
    2.2 ZrB₂基多孔陶瓷的制备
        2.2.1 ZrB₂基多孔陶瓷制备工艺
        2.2.2 催化剂负载及二元相构筑
    2.3 有机硅树脂结构转化分析
    2.4 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的制备
        2.4.1 活性填料表面改性
        2.4.2 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的制备及调控
    2.5 性能测试与表征
        2.5.1 组织微观分析观察
        2.5.2 物理性能测试
        2.5.3 压缩力学性能测试
第3章 ZrB2基多孔陶瓷的制备及二元相结构构筑
    3.1 引言
    3.2 ZrB₂基多孔陶瓷材料的制备
    3.3 ZrB₂基多孔陶瓷高温反应研究
        3.3.1 热处理温度对ZrB2基多孔陶瓷力学性能的影响
        3.3.2 热处理温度对ZrB2基多孔陶瓷微结构的影响
        3.3.3 ZrB₂基多孔陶瓷材料的高温反应
    3.4 ZrB₂基多孔陶瓷材料防隔热性能研究
        3.4.1 防热性能研究
        3.4.2 隔热性能研究
    3.5 碳纤维–CNTs二元相结构构筑
        3.5.1 催化剂的选择及负载方式设计
        3.5.2 短切碳纤维–CNTs二元相结构构筑
        3.5.3 短切碳纤维–CNTs二元相结构原位强韧化作用研究
    3.6 本章小结
第4章 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的制备及优化
    4.1 引言
    4.2 有机硅树脂耐热性及高温转化研究
        4.2.1 有机硅树脂耐热性研究
        4.2.2 有机硅树脂高温结构转化研究
    4.3 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的制备及影响分析
        4.3.1 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的制备
        4.3.2 热处理温度对有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的影响分析
        4.3.3 硅树脂含量对有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的影响分析
        4.3.4 纤维含量对有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的影响分析
        4.3.5 空心微球含量对有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的影响分析
    4.4 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷的强化研究
    4.5 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷防热性能分析
    4.6 有机硅改性ZrB2基多孔陶瓷隔热性能分析
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：4015594