SiO 2f /SiO 2 -BN复合材料的尿素法制备工艺及性能研究

发布时间：2021-05-06 18:47

　　SiO_2f/SiO₂复合材料是高温透波领域应用较为广泛的一种导弹天线罩材料,但其力学性能相对较差,且烧蚀特性和高温透波不理想,使其应用范围受到限制。而PIP法制备的SiO_2f/Nitride复合材料虽然具有较高的力学性能、较好的烧蚀特性和高温透波性能,但是先驱体合成的工艺较危险,且成本较高。因此,本实验采用尿素法结合溶胶-凝胶工艺制备SiO_2f/SiO₂-BN复合材料,以期改善SiO_2f/SiO₂材料的不足和制备SiO_2f/Nitride复合材料PIP工艺的不足。本文首先从热力学的角度,研究了以尿素和硼酸为原料、采用尿素法合成BN的热力学过程。热力学计算分析表明,尿素法合成BN为吸热反应,当温度高于888K时反应可正向自发进行,且温度越高,氮化反应进行的越彻底;另外,提高反应物料中尿素的含量,可明显增加BN的平衡产率。计算结果也表明,当硼酸和尿素的配比为2:4,反应温度为850℃时,BN的平衡产率为88.09%。... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 超音速导弹天线罩的研究背景
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 一般概述
        1.2.2 陶瓷基透波复合材料
    1.3 选题依据及研究内容
        1.3.1 选题依据
        1.3.2 研究内容
第二章 实验过程与研究方法
    2.1 实验方案及工艺流程
    2.2 实验所用原料及主要仪器
        2.2.1 实验用原料和试剂
        2.2.2 主要仪器及设备
    2.3 溶胶-凝胶法制备Si0_(2f)/Si0_2 复合材料
        2.3.1 编织件预处理
        2.3.2 浸渍-固化
        2.3.3 烧结
    2.4 尿素法制备Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料
        2.4.1 先驱体制备
        2.4.2 浸渍-烘干
        2.4.3 裂解
    2.5 分析表征方法
    2.6 性能测试
第三章 尿素法合成BN的热力学及反应机理分析
    3.1 尿素法合成BN的热力学计算
        3.1.1 标准反应吉布斯自由能△(?) 的计算
        3.1.2 标准反应热效应△(?) 的计算
        3.1.3 反应平衡常数(?) 的计算
    3.2 尿素法的反应机理分析
    3.3 小结
第四章 Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料的制备工艺及性能研究
    4.1 原料配比对BN纯度及晶化程度的影响
        4.1.1 无溶剂条件下硼酸和尿素的配比对BN纯度及晶化程度的影响
        4.1.2 乙醇为溶剂时硼酸和尿素的配比对BN纯度及晶化程度的影响
        4.1.3 水为溶剂时硼酸和尿素的配比对BN纯度及晶化程度的影响
    4.2 溶剂对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响
    4.3 保温时间对BN纯度及晶化程度的影响
    4.4 Si0_(2f)/Si0_2 材料密度对Si0_(2f)/Si0_2-BN材料性能的影响
        4.4.1 Si0_(2f)/Si0_2 材料密度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料密度的影响
        4.4.2 Si0_(2f)/Si0_2 材料密度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响
    4.5 浸渍液浓度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响
        4.5.1 浸渍液浓度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料密度的影响
        4.5.2 浸渍液浓度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响
    4.6 循环次数对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响
        4.6.1 循环次数对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料致密性的影响
        4.6.2 循环次数对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响
    4.7 制备温度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响
        4.7.1 温度对尿素法反应产物的影响
        4.7.2 温度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响
    4.8 介电性能
    4.9 热物理性能
    4.10 小结
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]石英纤维表面氮化硼涂层的制备及表征[J]. 王树彬,邢建申,郑彧,张跃.  稀有金属材料与工程. 2007(S2)
[2]石英纤维析晶行为[J]. 邢建申,王树彬,张跃.  复合材料学报. 2006(06)
[3]先驱体热解制备BN复合陶瓷材料研究进展[J]. 张雯,王红洁,金志浩.  兵器材料科学与工程. 2004(05)
[4]新型无机烧蚀材料的性能及潜在用途[J]. 肖永栋,刘红影,方晓敏.  玻璃钢/复合材料. 2002(02)
[5]三向石英复合材料的研制[J]. 贾光耀,陈虹,胡利明,耿启亮,陈达谦,齐建梅.  硅酸盐通报. 2002(01)
[6]高温天线罩材料研究进展[J]. 张大海,黎义,高文,陈英,方超.  宇航材料工艺. 2001(06)
[7]热压工艺对SiO2f/SiO2复合材料结构与力学性能的影响[J]. 贾德昌,周玉,雷廷权.  宇航材料工艺. 2001(01)
[8]三向石英复合材料的断裂韧度KIC的测试与分析[J]. 张立中.  宇航材料工艺. 1996(04)
[9]氮化硼的高温介电性能[J]. 曾昭焕.  宇航材料工艺. 1993(02)

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：3172437