硅橡胶原位固化氧化铝空心球轻质陶瓷隔热材料制备及性能研究

摘要

高超声速飞行器具有不同于传统军事武器特别优势，是国防安全的重要保障。高超声速飞行器超高的飞行速度会产生严重的气动加热现象，高温环境对于高超声速飞行器的内部组件是巨大的挑战。研制具备良好耐高温、热匹配、低密度及低导热性能的隔热材料有重要的战略意义。传统材料已经不能满足飞行器表面几何形状与尺寸变化对热防护材料的要求，亟需研制一种耐更高温度、具备复杂形状、可全温域服役的陶瓷隔热材料。 本研究以硅橡胶为粘结剂，以玻璃微珠、硅粉、铝粉、碳化硼、低熔点玻璃等为添加剂，与氧化铝空心球混合、注模成型后，在氧化气氛下烧结，制备氧化铝空心球陶瓷。该方法能够以较低的成本制备具有复杂形状的陶瓷坯体，制得的坯体具有非常好的弹性及可加工性，可用于制备有复杂形状、尺寸要求的隔热构件。本论文研究内容主要包括： (1)硅橡胶粘接氧化铝空心球制备热防护陶瓷材料的工艺流程及性能研究。在本实验中，以氧化铝空心球为基体，以缩合型二甲基硅橡胶为粘结剂，以不同黏度的二甲基硅油为稀释剂，采用浇注成型制备出具有高弹性的热防护陶瓷材料坯体，主要研究了硅胶、硅油与氧化铝空心球的原料配比对成型性能的影响，坯体的可加工性能，硅橡胶的分解转化机理以及样品的常温及高温力学性能。 (2)硅橡胶粘接氧化铝空心球热防护陶瓷材料的中温段改性增强。在本实验中，为解决硅胶分解后至坯体烧结过程中的材料失效问题，选取低熔点玻璃、碳化硼、铝粉、硅粉为补强填料，制备出在全温段都具备一定力学性能的热防护材料，研究了各添加剂对样品形貌与力学性能的影响，并探究了其对样品补强的机理。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 引言

1.2 高超声速飞行器及其热防护概述

1.2.1 高超声速飞行器

1.2.2 高超声速飞行器热防护

1.2.3 高超声速飞行器热防护材料性能要求

1.3 常用飞行器热防护材料

1.3.1 碳隔热材料

1.3.2 陶瓷纤维隔热材料

1.3.3 热防护材料国内外研究进展

1.4 氧化铝空心球陶瓷

1.4.1 氧化铝多孔陶瓷

1.4.2 氧化铝空心球陶瓷

1.4.3 硅橡胶

1.5 本课题的提出及研究内容

第2章 实验过程及测试方法

2.1 实验原料

2.2 实验仪器

2.3 测试方法

第3章 氧化铝空心球隔热材料制备与性能研究

3.1 引言

3.2 实验过程

3.2.1 样品制备

3.2.2 性能测试

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 物质转变机理分析

3.3.2样品性能分析

3.4 本章小结

第4章 氧化铝空心球隔热材料中温段改性增强

4.1 引言

4.2 实验过程

4.2.1 样品制备

4.2.2 样品性能测试

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 SSP对样品性能的影响

4.3.2 碳化硼对样品性能的影响

4.3.3 铝粉对样品性能的影响

4.3.4 硅粉对样品性能的影响

4.3.5 混合填料对样品性能的影响

4.4 本章小结

第5章 全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢