本文關(guān)鍵詞：利用二氧化硅基空心微珠制備多孔陶瓷天線罩材料及性能研究

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【摘要】：天線罩是導彈或飛行器前端的一個重要部件,其功能集防熱、透波和承載于一體,所以要求天線罩材料必須具備介電常數(shù)和介電損耗低、機械強度高、抗熱沖擊性能好、耐熱性能好和耐雨蝕能力強等特點。由于陶瓷材料具有耐高溫、熱穩(wěn)定性強、不吸潮、熱脹系數(shù)低、并且具有足夠的強度和適宜的介電性能等優(yōu)點,所以陶瓷材料成為近年來天線罩材料研究的熱點。多孔陶瓷是一種新型的功能材料,具有密度低、比表面積高、熱膨脹系數(shù)小、介電常數(shù)和介電損耗低等優(yōu)異性能。石英陶瓷具有介電常數(shù)和介電損耗低等優(yōu)勢,將其做成多孔結(jié)構(gòu),其質(zhì)量大大減輕;同時,介電常數(shù)和介電損耗也會降低,可見多孔石英基陶瓷是一種前景可觀的天線罩材料�？招奈⒅槭�20世紀五六十年代發(fā)展起來的一種新型微粒材料,具有比表面積大、質(zhì)輕、流動性高、堆積密度高等特點,在航空航天,機械制造,建筑材料等多個領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。本文以空心微珠為主要原料,通過不同的成型方法制備陶瓷天線罩材料,并研究了不同的工藝參數(shù)對陶瓷顯微結(jié)構(gòu)、力學性能和介電性能的影響。主要的研究內(nèi)容如下:采用直接堆積燒結(jié)SiO_2空心微珠制備多孔石英空心微珠陶瓷天線罩材料,分析燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度對多孔石英空心微珠陶瓷的制備及其性能的影響。研究表明,在1650℃氮氣氣氛下,保溫1 h燒結(jié)得到的樣品微觀形貌最優(yōu),孔徑分布均勻,氣孔率為71.46%,體積密度為0.66 g/cm~3,具有很好的介電性能,在頻率10.66 GHz,常溫條件下測得介電常數(shù)僅為1.78,損耗角正切值為1.85×10~(-3),其介電性能很好,但力學性能較低,抗壓強度只有0.75 MPa。采用直接堆積燒結(jié)SiO_2-Al_2O_3復(fù)合陶瓷微珠,制備多孔莫來石基復(fù)合陶瓷天線罩材料,其目的是改善多孔石英天線罩材料較差的力學性能。研究燒結(jié)溫度和改變陶瓷微珠物相組成對樣品微觀形貌和綜合性能的影響。研究表明,燒結(jié)溫度為1550℃保溫1 h下制得的樣品,在10.88 GHz時,ε=3.37,tgδ=4.16×10~(-3),其介電性能很好,其氣孔率為81.37%,抗壓強度達到6.25 MPa,其力學性能得到大大改善。利用SiO_2空心微珠作為造孔劑,采用凝膠注模成型法制備多孔氮氧化硅-氮化硅陶瓷天線罩材料,進一步提高其力學性能。研究了SiO_2空心微珠加入量對制得的多孔陶瓷的物相組成、微觀形貌、力學性能和介電性能的影響。結(jié)果表明,SiO_2空心微珠加入量為15 wt.%時,制得的多孔氮氧化硅-氮化硅陶瓷材料的氣孔率為51.85%,體積密度為1.43 g/cm~3,抗彎強度為可達43.92±4.72 MPa,斷裂韌性為0.99±0.16 MPa·m~(1/2),在12 GHz下測得介電常數(shù)為4.52,介電損耗為6.01×10~(-3),其綜合性能在制得的多孔石英陶瓷和多孔莫來石基陶瓷的基礎(chǔ)上都得到很大程度的優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：天線罩材料 空心微珠 多孔陶瓷 力學性能 介電性能
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 天線罩材料的概述10-14
• 1.1.1 天線罩材料的性能評定指標11-12
• 1.1.2 陶瓷基天線罩材料12-13
• 1.1.3 多孔結(jié)構(gòu)對天線罩材料介電性能的影響13-14
• 1.2 多孔陶瓷及其制備方法14-18
• 1.2.1 多孔陶瓷的定義及分類14-15
• 1.2.2 多孔陶瓷的制備方法15-18
• 1.3 本課題的提出及研究內(nèi)容和意義18-20
• 第二章 實驗方法與性能表征20-26
• 2.1 實驗的原料與設(shè)備20-21
• 2.2 空心微珠坯體的制備21-22
• 2.3 性能表征22-26
• 第三章 SiO_2空心微珠制備多孔石英空心微珠陶瓷26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 實驗內(nèi)容26-29
• 3.2.1 實驗原料26-27
• 3.2.2 樣品制備27-29
• 3.3 實驗結(jié)果與討論29-35
• 3.3.1 燒結(jié)氣氛對樣品形貌的影響29
• 3.3.2 空氣氣氛下燒結(jié)溫度對樣品的形貌及性能影響29-32
• 3.3.3 N_2氣氛下燒結(jié)溫度對樣品孔形貌的影響32-35
• 3.3.4 不同工藝制備多孔石英陶瓷的性能比較35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 SiO_2-Al_2O_3陶瓷微珠制備多孔莫來石基陶瓷36-48
• 4.1 引言36
• 4.2 實驗內(nèi)容36-38
• 4.3 實驗結(jié)果與討論38-46
• 4.3.1 高溫發(fā)泡機理的分析38-39
• 4.3.2 燒結(jié)溫度對樣品性能的影響39-44
• 4.3.3 陶瓷微珠物相組成對樣品性能的影響44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 第五章 SiO_2空心微珠為造孔劑制備多孔氮氧化硅-氮化硅陶瓷48-61
• 5.1 引言48-49
• 5.2 實驗內(nèi)容49-52
• 5.2.1 實驗原料49-50
• 5.2.2 樣品制備50-52
• 5.3 實驗結(jié)果與討論52-59
• 5.3.1 SiO_2空心微珠的含量對樣品物相的影響52-53
• 5.3.2 SiO_2空心微珠的含量對樣品形貌的影響53-56
• 5.3.3 SiO_2空心微珠的含量對力學性能的影響56-59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻63-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果68-69
• 致謝69-70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 余娟麗;陳磊;呂毅;趙英民;裴雨辰;;天線罩用寬頻透波材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J];宇航材料工藝;2013年02期

3 雷景軒;;A夾層石英陶瓷材料的制備[J];硅酸鹽通報;2012年05期

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本文編號：515143