發(fā)布時間：2021-04-20 06:35

　　近些年來隨著航天事業(yè)發(fā)展,衛(wèi)星、飛船等各類深空探測器系統(tǒng)復(fù)雜程度與綜合性能逐漸提高,現(xiàn)有的傳統(tǒng)燒蝕防熱材料在防熱效率、體積密度、隔熱性能等方面難以滿足防熱要求,這對防熱材料的維形能力、輕量化、長時間服役能力提出更高要求,因此急需研制出新型輕質(zhì)防熱材料以適應(yīng)新型熱環(huán)境需求。本課題在已有低密度燒蝕材料的研究基礎(chǔ)上,基于新型服役熱環(huán)境特征,主要對材料的高溫抗氧化性能進行優(yōu)化,使其具備輕質(zhì)、隔熱、耐高溫的特點,并對其微觀結(jié)構(gòu)、力熱性能以及燒蝕性能進行分析。此外,利用COMSOL-Multiphysics仿真軟件對制備的材料進行燒蝕模擬,將所得結(jié)果與燒蝕試驗數(shù)據(jù)對比,得到燒蝕規(guī)律、掌握燒蝕機理,從而為預(yù)測同類型材料燒蝕熱響應(yīng)奠定基礎(chǔ)。以甲基三甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷為原料、氨水作為催化劑、無水乙醇作為溶劑,基于溶膠-凝膠原理制備SiOC先驅(qū)體,將SiOC先驅(qū)體引入碳纖維氈中使其密度增加約14%。分別用含量為0%、3%、6%KH550對碳纖維表面進行改性處理,研究發(fā)現(xiàn)隨著KH550含量增加,纖維表面SiOC先驅(qū)體粒子含量以及顆粒平均尺寸均增加。此外由TG曲線可知,當溫度達到1000℃時,經(jīng)過... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與目的意義
    1.2 熱防護系統(tǒng)簡介
        1.2.1 熱防護系統(tǒng)
        1.2.2 熱防護材料簡介
        1.2.3 非燒蝕防熱材料
        1.2.4 燒蝕防熱材料
    1.3 低密度燒蝕材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 蜂窩增強低密度燒蝕材料
        1.3.2 纖維增強熱防護材料
    1.4 低密度纖維增強酚醛氣凝膠燒蝕仿真簡介
        1.4.1 酚醛樹脂的熱解機制及熱解動力學(xué)研究
        1.4.2 燒蝕熱響應(yīng)模型研究
        1.4.3 低密度纖維增強酚醛氣凝膠燒蝕數(shù)值解法
    1.5 本課題的主要研究內(nèi)容
第2章 材料制備及實驗方法
    2.1 引言
    2.2 實驗原料與實驗設(shè)備
        2.2.1 實驗原料及試劑
        2.2.2 實驗設(shè)備
    2.3 酚醛氣凝膠的制備方法
        2.3.1 引言
        2.3.2 溶液配制及處理
        2.3.3 溶膠-凝膠反應(yīng)
        2.3.4 溶劑替換及干燥
    2.4 分析測試方法
        2.4.1 微觀形貌分析（SEM）
        2.4.2 力學(xué)性能分析
        2.4.3 熱重分析（TG-DSC）
        2.4.4 傅立葉紅外光譜分析（FTIR）
        2.4.5 物相分析（XRD）
        2.4.6 拉曼光譜分析（Raman）
        2.4.7 燒蝕性能分析
第3章 改性碳纖維氈制備及性能表征
    3.1 引言
    3.2 SiOC改性碳纖維氈制備及性能分析
        3.2.1 SiOC先驅(qū)體制備
        3.2.2 改性碳纖維氈制備
        3.2.3 改性碳纖維氈微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.4 改性碳纖維氈熱物理性能
2改性碳纖維氈制備及性能分析">    3.3 TiO₂改性碳纖維氈制備及性能分析
2陶瓷粒子制備">        3.3.1 TiO₂陶瓷粒子制備
        3.3.2 改性碳纖維氈制備
        3.3.3 改性碳纖維氈微觀結(jié)構(gòu)及成分分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 纖維增強酚醛氣凝膠復(fù)合材料制備及性能表征
    4.1 引言
    4.2 CF/SiOC/PR復(fù)合材料制備及結(jié)構(gòu)性能分析
        4.2.1 CF/SiOC/PR復(fù)合材料制備
        4.2.2 CF/SiOC/PR復(fù)合材料微觀形貌
        4.2.3 CF/SiOC/PR復(fù)合材料力學(xué)性能
2/PR復(fù)合材料制備及結(jié)構(gòu)性能分析">    4.3 CF/TiO₂/PR復(fù)合材料制備及結(jié)構(gòu)性能分析
2/PR復(fù)合材料制備">        4.3.1 CF/TiO₂/PR復(fù)合材料制備
2/PR復(fù)合材料微觀形貌">        4.3.2 CF/TiO₂/PR復(fù)合材料微觀形貌
2/PR復(fù)合材料力學(xué)性能">        4.3.3 CF/TiO₂/PR復(fù)合材料力學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕性能和數(shù)值仿真
    5.1 引言
    5.2 燒蝕材料的燒蝕過程及燒蝕機理分析
        5.2.1 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕過程及現(xiàn)象
        5.2.2 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕過程溫度變化
        5.2.3 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕前后形貌分析
        5.2.4 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕前后成分分析
        5.2.5 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕機理分析
    5.3 燒蝕材料的數(shù)學(xué)模型建立
        5.3.1 酚醛樹脂熱解動力學(xué)模型分析
        5.3.2 體積燒蝕控制方程的建立
        5.3.3 表面燒蝕控制方程的建立
    5.4 CF/SiOC/PR復(fù)合材料燒蝕熱響應(yīng)的數(shù)值仿真求解
        5.4.1 仿真結(jié)果與誤差
        5.4.2 溫度場分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[9]PICA-X的制備及其炭化前后性能研究[J]. 賈獻峰,王際童,龍東輝,喬文明,凌立成.  宇航材料工藝. 2016(06)
[10]高超聲速飛行器控制面熱防護技術(shù)跟蹤研究[J]. 王立研,王菁華,李軍,楊炳尉,陳浩.  宇航材料工藝. 2016(01)

博士論文
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碩士論文
[1]低密度纖維增強硅改性納米酚醛泡沫的制備與性能優(yōu)化[D]. 孟智超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于工程算法的材料燒蝕數(shù)值仿真[D]. 楊豐.南京理工大學(xué) 2017



本文編號：3149172