【摘要】：固體火箭發(fā)動機(jī)隔熱層以橡膠基耐燒蝕材料為主,為獲得更優(yōu)異的隔熱材料,本文開展了以硅橡膠為基礎(chǔ)的耐燒蝕材料研究。通過單因素法對由硅橡膠、白炭黑和碳纖維三者構(gòu)成的硅橡膠基膠進(jìn)行了討論,并從SiC、ZrO2、ZrB2、B4C中選出合適的耐燒蝕填料,最后通過正交實驗對ZrO2/硅橡膠復(fù)合材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,得到了最優(yōu)配方,并對燒蝕層做了初步分析。研究結(jié)果表明：PVMQ的含量增加可以有效的增強(qiáng)基膠的耐燒性能,對力學(xué)性能影響小。白炭黑對基膠的力學(xué)性能起到重要的補(bǔ)強(qiáng)作用,但對增強(qiáng)耐燒蝕性無效果。碳纖維提高基膠耐燒蝕性能,但會降低基膠的力學(xué)性能,6mm碳纖維效果好于3mm碳纖維。所用四種無機(jī)填料中ZrO2最適宜作為耐燒蝕填料。ZrO2的含量增加會大大提高基膠的耐燒蝕性能,對力學(xué)性能影響小。ZrO2/硅橡膠耐燒蝕復(fù)合材料中,PVMQ的含量對其耐燒蝕性影響最為重要,白炭黑對力學(xué)性能起主導(dǎo)作用,Zr02的加入對復(fù)合材料起到了積極作用。最優(yōu)配方為m(PVMQ)/[m(VMQ)+m(PVMQ)]=50%的硅橡膠100份,白炭黑30份,6mm碳纖維12份,Zr0230份。其質(zhì)量燒蝕率為0.028g/s,線燒蝕率為0.044mm/s,抗拉強(qiáng)度5.28MPa,密度1.29g/cm3。ZrO2/硅橡膠耐燒蝕復(fù)合材料燒蝕后可分為表面層、碳化層、熱解層、基體層。表面層主要是由SiO2形成的覆蓋層。碳化層是由碳、ZrO2、碳纖維、SiO2穿插形成的致密結(jié)構(gòu)。燒蝕過程中產(chǎn)生了微量SiC分布在表面層和碳化層中,燒蝕層中的SiO2有一部分來自硅橡膠的分解。
文內(nèi)圖片：
圖片說明：火箭固沖發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)
[Abstract]:The thermal insulation layer of solid rocket motor is mainly rubber-based ablation resistant material. in order to obtain better thermal insulation material, the ablation resistance material based on silicone rubber has been studied in this paper. The silicone rubber base adhesive composed of silicone rubber, silica and carbon fiber was discussed by single factor method, and the suitable ablation resistant fillers were selected from SiC,ZrO2,ZrB2,B4C. Finally, the ZrO2/ silicone rubber composites were systematically studied by orthogonal experiment, and the optimal formula was obtained, and the ablation layer was preliminarily analyzed. The results show that the increase of PVMQ content can effectively enhance the firing resistance of the base adhesive, but has little effect on the mechanical properties. Silica plays an important role in strengthening the mechanical properties of the base adhesive, but has no effect on enhancing the burnout resistance. Carbon fiber can improve the ablation resistance of base adhesive, but it will reduce the mechanical properties of base adhesive. The effect of 6mm carbon fiber is better than that of 3mm carbon fiber. Among the four inorganic fillers, ZrO2 is the most suitable for ablation resistance. The increase of zirconia content will greatly improve the ablation resistance of the matrix adhesive, but has little effect on the mechanical properties. In the zirconia / silicone rubber ablation resistant composites, the content of PVMQ has the most important effect on the ablation resistance, silica plays a leading role in the mechanical properties, and the addition of Zr02 plays a positive role in the composites. The optimum formula was m (PVMQ) / [m (VMQ) m (PVMQ)] = 50% silicone rubber 100 phr, silica 30 phr, 6mm carbon fiber 12 phr, Zr0230 phr. The mass ablation rate is 0.028 g / s, the linear ablation rate is 0.044 mm / s, the tensile strength is 5.28 MPA, and the density 1.29g/cm3.ZrO2/ silicone rubber ablation resistant composites can be divided into surface layer, carbide layer, pyrolysis layer and substrate layer after ablation. The surface layer is mainly a coating formed by SiO2. The carbide layer is a dense structure formed by carbon, ZrO2, carbon fiber and SiO2. In the process of ablation, trace SiC is distributed in the surface layer and carbide layer, and part of the SiO2 in the ablation layer comes from the decomposition of silicone rubber.
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：2512182