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抗燒蝕C/C-SiC-ZrB 2 復(fù)合材料研究

發(fā)布時(shí)間:2024-03-24 18:59
  開發(fā)可服役于高于2000oC環(huán)境的超高溫材料已成為新一代空天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)的技術(shù)瓶頸,碳/碳(C/C)復(fù)合材料是可應(yīng)用于上述環(huán)境的主要備選材料之一,目前大量研究將超高溫陶瓷引入C/C復(fù)合材料來提高該材料的抗燒蝕性能,但添加SiC對(duì)C/C和超高溫陶瓷改性C/C復(fù)合材料抗燒蝕性能的影響尚不明確,引入陶瓷相的分布和結(jié)構(gòu)對(duì)改性C/C復(fù)合材料抗燒蝕性能的影響亦鮮見報(bào)道,本文主要針對(duì)以上問題選用ZrB2和SiC為添加相、在氧乙炔多元環(huán)境中研究改性C/C復(fù)合材料的燒蝕行為。本文以2D針刺碳?xì)譃轭A(yù)制體、以天然氣為熱解碳前驅(qū)體、以聚碳硅烷和ZrB2的有機(jī)聚合物為添加陶瓷相的前驅(qū)體,采用前驅(qū)體浸漬裂解(PIP)和熱梯度化學(xué)氣相沉積(TCVI)工藝制備了不同結(jié)構(gòu)和分布的SiC、ZrB2、ZrB2-SiC改性的C/C復(fù)合材料,通過三點(diǎn)彎曲測(cè)試、激光閃射法考察了材料的力學(xué)性能和熱物理性能,研究了氧乙炔不同熱流密度、單次-往復(fù)加載、不同加載時(shí)間等多元環(huán)境中改性C/C復(fù)合材料的燒蝕行為。借助XRD、SEM、EDS...

【文章頁數(shù)】:171 頁

【學(xué)位級(jí)別】:博士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
論文的主要?jiǎng)?chuàng)新與貢獻(xiàn)
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超高溫材料發(fā)展概述
        1.2.1 難熔金屬及其合金
        1.2.2 石墨
        1.2.3 超高溫陶瓷及其復(fù)合材料
        1.2.4 C/SiC復(fù)合材料
        1.2.5 C/C復(fù)合材料
    1.3 抗燒蝕C/C復(fù)合材料
        1.3.1 自身結(jié)構(gòu)調(diào)整
        1.3.2 涂層
        1.3.3 基體改性
    1.4 基體改性抗燒蝕C/C復(fù)合材料的制備方法及研究現(xiàn)狀
        1.4.1 制備方法
        1.4.2 研究現(xiàn)狀
    1.5 選題背景及意義
    1.6 研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)原材料及設(shè)備
        2.2.1 預(yù)制體
        2.2.2 基體前驅(qū)體
        2.2.3 其它原材料
        2.2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.3 材料制備方法
        2.3.1 熱梯度化學(xué)氣相沉積法制備熱解碳
        2.3.2 前驅(qū)體浸漬裂解法制備SiC、ZrB2及ZrC
        2.3.3 高溫石墨化熱處理
    2.4 性能測(cè)試
        2.4.1 密度測(cè)定
        2.4.2 力學(xué)性能測(cè)試
        2.4.3 熱物理性能測(cè)試
        2.4.4 氧化
        2.4.5 燒蝕性能測(cè)試
    2.5 材料表征
        2.5.1 物相分析
        2.5.2 微觀形貌分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 添加SiC對(duì)C/C復(fù)合材料性能的影響
    3.1 引言
    3.2 材料制備及微觀結(jié)構(gòu)
    3.3 力學(xué)及熱物理性能
    3.4 不同熱流密度環(huán)境中的燒蝕
    3.5 單次-往復(fù)環(huán)境中的燒蝕
    3.6 SiC依托于預(yù)制體結(jié)構(gòu)的層狀分布對(duì)燒蝕的影響
    3.7 本章小結(jié)
第4章 添加SiC對(duì)C/C-ZrB2復(fù)合材料性能的影響
    4.1 引言
    4.2 材料制備及微觀結(jié)構(gòu)
    4.3 力學(xué)及熱物理性能
    4.4 不同熱流密度環(huán)境中的燒蝕
    4.5 往復(fù)加載環(huán)境中的燒蝕
    4.6 不同加載時(shí)間環(huán)境中的燒蝕
    4.7 本章小結(jié)
第5章 ZrB2-SiC從界面到基體中的分布對(duì)改性C/C復(fù)合材料性能的影響
    5.1 概述
    5.2 ZrB2從界面到基體中的分布對(duì)改性C/C復(fù)合材料的影響
        5.2.1 材料制備及微觀結(jié)構(gòu)
        5.2.2 力學(xué)及熱物理性能
        5.2.3 燒蝕性能
    5.3 高溫?zé)崽幚韺?duì)ZrB2-SiC基體改性C/C復(fù)合材料的影響
        5.3.1 材料制備及微觀結(jié)構(gòu)
        5.3.2 力學(xué)及熱物理性能
        5.3.3 燒蝕性能
    5.4 燒蝕機(jī)理
    5.5 本章小結(jié)
第6章 ZrB2-SiC的微區(qū)結(jié)構(gòu)和層狀偏聚對(duì)改性C/C復(fù)合材料性能的影響
    6.1 引言
    6.2 不同微區(qū)結(jié)構(gòu)的ZrB2-SiC對(duì)改性C/C復(fù)合材料的影響
        6.2.1 材料制備及微觀結(jié)構(gòu)
        6.2.2 力學(xué)及熱物理性能
        6.2.3 燒蝕性能及機(jī)理
    6.3 ZrB2-SiC的層狀偏聚對(duì)改性C/C復(fù)合材料的影響
        6.3.1 材料制備及微觀結(jié)構(gòu)
        6.3.2 力學(xué)及熱物理性能
        6.3.3 燒蝕性能及機(jī)理
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和專利
致謝



本文編號(hào):3937875

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