碳化硼涂覆的碳纤维的抗热氧化性研究

用自己合成的裂解能得到碳化硼的聚碳硼烷,对碳纤维进行涂层,并详细测试了涂层碳纤维的抗热氧化性能。     

SiO2气凝胶复合短切莫来石纤维多孔骨架复合材料的制备及性能

将短切莫来石纤维、硅溶胶、B4C粉,经过1260℃烧结制备多孔骨架,以正硅酸乙酯、去离子水和乙醇配制SiO2溶胶,并将多孔骨架与SiO2溶胶浸渍,经过超临界干燥制备SiO2气凝胶复合的莫来石隔热瓦.通过热重和差热分析、X射线能谱分析,表明B4C在700℃～900℃时发生氧化,生成B2O3将短切纤维粘接到一起,莫来石多孔骨架在1500℃以下稳定存在.具有纳米级孔洞结构的SiO2气凝胶填充了多孔骨架的微米级孔洞,隔热瓦的热导率在200℃、500℃、800℃、1000℃分别下降了44.3%、33.8%、34.6%、29.5%.此外,SiO2气凝胶的复合使得抗弯和抗压强度分别提高了50%和40%.     

PIP工艺制备的C/SiC复合材料的氧化行为

PIP工艺制备的C/SiC复合材料中SiC基体富碳,因此增强体和基体均容易氧化。碳纤维和无涂层保护C/SiC复合材料试样在400~1300℃的氧化速率随温度升高而加快,低温为反应控制,高温为扩散控制。CVD-SiC涂层保护C/SiC复合材料和由CVD-SiC层、自愈合层、CVD-SiC层三层涂层保护C/SiC复合材料在400~1300℃的氧化先随温度升高而加快,然后减慢。三层涂层在800~1300℃有非常好的保护效果。扫描电镜照片显示自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,填充裂纹且阻挡氧的通过,从而有良好的抗氧化保护效果。     

新型硅氮烷先驱体的合成和表征

采用MesiHCI2和Me（CH2=CH）SiCl2共氨解制备出流动性好的含Si-H和SiCH=CH2的低分子硅氮烷,结果表明H2PtCl6（脱水）和DCP是合适的硅氯化交联的催化剂和双键交联的引发剂。交联产物在程序控温的管式炉中裂解,得到高的陶瓷产率（＞74％wt）。     

盖板式陶瓷热防护系统的传热性能优化

针对高超声速飞行器对盖板式陶瓷热防护系统的迫切需求,建立了热防护系统结构瞬态传热模型;并研究了防隔热层的物性参数,厚度尺寸,相变层的种类、位置等因素对热防护系统结构传热性能的影响。结果表明,隔热层物性参数及厚度尺寸对热防护系统结构传热性能具有决定性影响,而防热层的物性参数及厚度尺寸几乎不产生影响。相变材料的引入能够明显改善热防护系统结构的传热性能。调整和优化相变层位置是改善热防护系统结构传热性能、降低结构厚度的一个有效途径。隔热层厚度的优化结果可为热防护系统结构设计提供一定的参考和依据。     

炉温对化学气相沉积SiC涂层组成及显微结构的影响

采用SEM、EDX、XRD测试手段对沉积炉壁产物进行了分析,结果表明:低温区沉积的SiC涂层全为β SiC;高温区SiC涂层中含有少量的游离态Si和α SiC;高温区SiC颗粒的形核和生长速率大于低温区;所以温度是影响化学气相沉积SiC涂层组成及显微结构的主要因素。     

惰性填料对SiCf/Si-O-C陶瓷材料的性能影响

以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法制备了SiCf/S i-O-C陶瓷复合材料.研究了惰性填料(SiC、SiO2及SiO2空心微珠)对材料的力学性能及热性能的影响.微观结构的分析表明,填料引起的界面结构与密度的变化是影响SiCf /Si-O-C复合材料性能的主要原因.     

全氢聚硅氮烷的合成与表征

采用二氢二氯硅烷氨解法合成了氮化硅陶瓷先驱体全氢聚硅氮烷,并用红外光谱、凝胶渗透色谱、热重、X射线衍射和元素分析等进行了表征。所合成的先驱体低聚物的分子骨架为[SiH2NH]n,数均分子量为106,重均分子量为178。固化后的先驱体在氮气下1000℃裂解转变为棕色粉末,陶瓷产率78wt%。将陶瓷产物在氮气下1400℃处理后,其主要成分为α-Si3N4,并含有少量富余硅,化学经验式为SiN1.036O0.060C0.028。陶瓷产物在氮气下1600℃处理后的X射线衍射谱图表明,游离硅已基本消失,α-Si3N4衍射峰加强,但是没有观察到从α-Si3N4到β-Si3N4的相转变。     

实验条件对纳米多孔二氧化硅薄膜性能的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶—凝胶法,结合旋转涂胶和超临界干燥等工艺在硅片上制备了SiO2薄膜。XRD和AFM表明该SiO2薄膜为无定形态,具有多孔网络结构,表面均匀、平整,其SiO2粒子和孔隙的直径为30～40nm。利用椭偏仪测量了薄膜的厚度和折射率,薄膜的厚度为300～1100nm,折射率为1.13～1.23,孔隙率为50%～70%,介电常数为1.9～2.4。SiO2薄膜的厚度随溶剂异丙醇(IPA)用量的减少、催化剂NH4OH用量的增加、SiO2溶胶粘度的增大和旋转涂胶速度的降低而增大;介电常数随NH4OH用量和SiO2溶胶粘度的增加而降低,IPA用量和旋转速度对SiO2薄膜的介电常数影响较小。     

烧结助剂对热压SiCw/Si3N4复合材料性能的影响

本文通过热压的方法分别制得以Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３和Ｙ２Ｏ３－Ｌａ２Ｏ３为烧结助剂的ＳｉＣｗ／Ｓｉ３Ｎ４陶瓷基复合材料，对比了采用不同种类及含量的烧结助剂的ＳｉＣｗ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料的性能结果，发现烧结助剂的种类及含量对ＳｉＣｗ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料的弯曲强度和断裂韧性有明显的影响，对高温弯曲强度的影响尤为显著。