莫来石增强磷酸铬铝复合材料的制备与性能研究

摘要

耐高温透波材料是航天飞行器精确制导的基础，而磷酸盐材料在高温下的介电性能与石英材料相类似，是一种理想的飞行器天线罩材料。为了进一步提高磷酸盐复合材料的综合性能，本文研究了莫来石增强磷酸铬铝基复合材料性能，制备了性能良好的莫来石/磷酸铬铝复合材料。
　　本文采用SiO2、非晶态SiO2为硅源，Al2O3、Al(OH)3为铝源，探讨了他们不同搭配对莫来石增强磷酸铬铝复合材料的影响。利用XRD、DSC-TG、SEM等分析测试手段对复合材料的性能做了表征。确定了非晶态SiO2、Al(OH)3作为莫来石增强磷酸铬铝复合材料的原料，同时研究了具体原料之间的配比，认为莫来石与磷酸铬铝摩尔比为1∶1，非晶态SiO2∶Al(OH)3=0.36∶1时，复合材料的晶体生长合适，致密度高，介电性能最好。
　　然后研究了烧结制度对复合材料的力学性能，介电性能的影响，采用XRD、DSC-TG等分析，结果表明烧结温度和保温时间对复合材料中莫来石晶体生长有重要影响，莫来石当烧结温度为1500℃，保温时间为4h时，制备出的复合材料弯曲强度最高可达到107MPa，维氏硬度为5.2GPa，平均介电常数为3.57。
　　最后研究了复合材料制备过程中球磨时间以及材料成型过程中的成型压力对复合材料性能的影响。结果表明，球磨时间的长短直接影响了原料的粒径大小，进而影响到样品的烧结。球磨时间为24h获得的粒径最小。成型压力的增加能适当的促进样品的烧结，并提高弯曲强度，在成型压力为200MPa获得的样品107MPa。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 透波材料研究现状

1．2．1 无机非金属材料

1．2．2 有机类透波材料

1．3 莫来石研究现状

1．4 本论文研究的主要内容

2 实验材料及研究方法

2．1 实验原料和仪器设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器设备

2．2 莫来石增强磷酸盐复合材料的制备

2．3 莫来石增强磷酸盐复合材料性能的表征

2．3．1 热分析

2．3．2 XRD物相分析

2．3．3 材料微观形貌分析

2．3．4 材料力学性能的测试

2．3．5 介电常数和介电损耗测试

2．3．6 线性收缩率

2．3．7 维氏硬度的测试

3 结果与讨论

3．1 硅源、铝源对莫来石增强磷酸铬铝的影响

3．1．1 XRD分析

3．1．2 扫描电镜分析

3．1．3 结论

3．2 配方的确定

3．2．1 DSC-TG分析

3．2．2 XRD分析

3．2．3 显微结构分析

3．2．4 材料的介电性能

3．2．5 莫来石固溶性能影响

3．2．6 结论

3．3 烧结温度对复合材料的影响

3．3．1 烧结温度与显微结构

3．3．2 烧结温度与线性收缩率、抗弯强度

3．3．3 烧结温度与复合材料介电性能

3．3．4 维氏硬度分析

3．3．5 结论

3．4 保温时间对材料的性能影响

3．4．1 抗弯强度分析

3．4．2 扫描电镜分析

3．4．3 收缩率与平均介电常数分析

3．4．4 结论

3．5 成型压力对材料性能的影响

3．5．1 弯曲强度分析

3．5．2 扫描电镜分析

3．5．3 结论

3．6 球磨时间对材料性能的影响

3．6．1 粉体粒度与热分析

3．6．2 扫描电镜分析

3．6．3 结论

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果