纳米填料/晶须多杂化磷酸盐基高温透波材料的研究

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，本文研究了填料及晶须对磷酸铬铝基复合材料性能的影响，制备了性能良好的磷酸盐基复合材料。
　　以H3PO4、Al(OH)3和CrO3为反应物制备磷酸铬铝粘接剂。并利用DCS-TG、XRD、IR及SEM等分析测试手段对磷酸铬铝基体各种性能进行了表征。同时研究了固化剂及填料对磷酸铬铝基体固化温度和晶型转变的影响，认为复合材料的最佳固化温度为180℃。并探讨了固化工艺中成型温度、压力以及升温速率对复合材料性能的影响，确定了磷酸铬铝复合材料的最佳成型工艺。
　　然后研究了增强颗粒对复合材料力学性能、耐热性能的影响，结果表明当填料中Cr2O3与Al2O3填料的质量之比为7∶3时，材料具有最佳的力学性能。在磷酸铬铝基体当中添加适量的纳米Cr2O3颗粒和SiC晶须，可以显著提高材料的力学性能，尤其是晶须与纳米填料混合使用，可以优势互补，产生协同效应，提高材料的强度，在常温下复合材料的拉伸强度最高可达98.21MPa，弯曲强度最高可达208.31MPa。并且在高温下填料与晶须对复合材料也有一定的补强增韧作用。
　　最后研究了防水涂层对复合材料性能的影响，结果表明在磷酸盐表面涂覆超疏水涂层可以有效地改善材料的吸水性能，保持材料在高湿度的情况下具有较好力学强度，为材料的实际应用拓宽了基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 磷酸盐复合材料简介

1．2．1 磷酸盐胶粘剂

1．2．2 磷酸盐复合材料增强体

1．2．3 磷酸盐透波复合材料的性能要求

1．3 国内外研究现状及发展趋势

1．3．1 磷酸盐材料研究进展

1．3．2 纳米及微米增强颗粒研究进展

1．3．3 晶须增强复合材料的研究进展

1．3．4 发展趋势

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 磷酸盐复合材料的制备

2．2．1 磷酸盐胶粘剂的制备

2．2．2 复合材料的固化成型

2．2．3 复合材料的防水处理

2．3 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 pH值的测定

2．3．6 吸水率的测定

2．3．7 热失重率的测定

2．3．8 介电常数和介电损耗测试

3 结果与讨论

3．1 磷酸铬铝的选择及性能

3．1．1 磷酸铬铝的选择

3．1．2 磷酸铬铝胶粘剂的性能

3．1．3 固化剂对磷酸铬铝性能的影响

3．2 复合材料成型工艺的确定

3．2．1 复合材料成型温度的确定

3．2．2 复合材料成型压力的确定

3．2．3 升温速率的确定

3．3 增强颗粒对复合材料性能的影响

3．3．1 微米颗粒对复合材料力学性能的影响

3．3．2 纳米颗粒对复合材料力学性能的影响

3．3．3 填料对磷酸铬铝基体耐热性能的影响

3．3．4 填料对磷酸铬铝基体介电性能的影响

3．4 晶须对复合材料性能的影响

3．4．1 晶须的选择

3．4．2 SiC晶须对复合材料力学性能的影响

3．4．3 SiC晶须增韧机理的分析

3．4．4 晶须及纳米颗粒协同增韧的分析

3．5 磷酸盐复合材料耐热性能的研究

3．5．1 磷酸盐复合材料在不同温度下的力学性能

3．5．2 晶须及填料对复合材料高温力学性能的影响

3．5．3 经高温处理后复合材料的微观形貌

3．6 磷酸盐复合材料的防水处理

3．7 本章小结

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