《碳化矽複合材料反射鏡及支撐結構材料》是2019年07月01日科學出版社出版的圖書，作者是劉榮軍等。
基本介紹
- 書名：碳化矽複合材料反射鏡及支撐結構材料
- 作者：劉榮軍等
- ISBN：9787030618696
- 頁數：13,264
- 定價：115.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年07月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
C纖維增強的SiC陶瓷基複合材料（C/SiC）是21世紀初逐步發展起來的一類新型空間光機結構材料，適合製備大口徑光學反射鏡和支撐結構，是新型高解析度空間相機光機結構材料的發展方向之一。 本書簡要介紹了空間光機結構材料的發展現狀，C/SiC複合材料光學反射鏡及支撐結構材料的性能特點和研究現狀，並在此基礎上，總結作者十餘年來在SiC複合材料反射鏡及支撐結構材料技術領域的研究成果，主要介紹輕質C/SiC複合材料反射鏡設計與製備技術、C/SiC複合材料殘餘應力測量與控制技術、近零膨脹C/SiC複合材料支撐結構設計與製備技術等內容。
圖書目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 高分辨空間相機對光學反射鏡材料性能要求 3
1.1.1 空間相機對反射鏡材料力學性能的要求 3
1.1.2 空間相機對反射鏡材料熱物理性能的要求 4
1.1.3 空間相機對反射鏡材料光學性能的要求 4
1.2 輕質光學反射鏡材料與輕量化結構研究現狀 5
1.2.1 輕質光學反射鏡材料發展現狀 5
1.2.2 SiC及其複合材料反射鏡輕量化結構研究現狀 7
1.3 SiC陶瓷反射鏡的製備及其套用進展 9
1.3.1 SiC陶瓷反射鏡的製備工藝 9
1.3.2 SiC陶瓷反射鏡的套用進展 13
1.4 C/SiC複合材料反射鏡製備及其套用進展 15
1.4.1 C/SiC複合材料反射鏡的特點及優勢 15
1.4.2 C/SiC複合材料反射鏡坯的製備工藝 16
1.4.3 C/SiC複合材料反射鏡的套用 18
1.5 光學支撐結構材料研究現狀 20
1.5.1 光學支撐結構材料套用背景 20
1.5.2 低膨脹光學支撐結構材料發展現狀 21
1.5.3 C/SiC複合材料支撐結構的套用 27
第2章 輕質C/SiC複合材料及其反射鏡的設計 31
2.1 反射鏡表面光學特徵與CVD SiC表面塗層的設計 31
2.1.1 反射鏡表面光學特性與材料表面性質的關係 31
2.1.2 各種工藝方法製備的SiC材料的光學特性 37
2.1.3 CVD SiC塗層的工藝設計 38
2.2 C/SiC複合材料反射鏡輕量化和加工要求與反射鏡坯體的設計 39
2.2.1 反射鏡輕量化和加工對坯體的要求 39
2.2.2 C/SiC複合材料反射鏡坯的輕量化和可加工特性 40
2.2.3 C/SiC複合材料反射鏡坯體蜂窩夾芯結構的設計 41
2.2.4 C/SiC複合材料反射鏡坯體的工藝設計 44
2.3 C/SiC複合材料反射鏡的結構設計 46
2.3.1 CVD SiC塗層和C/SiC坯體界面應力分析 46
2.3.2 梯度過渡層的設計 49
第3章 C/SiC複合材料反射鏡坯體的製備 51
3.1 氣相滲矽C/SiC複合材料製備技術 51
3.1.1 氣相滲矽技術原理 51
3.1.2 工藝參數對C/SiC複合材料性能的影響 52
3.2 C/C複合材料組成與結構對氣相滲矽C/SiC複合材料性能的影響 68
3.2.1 C/C孔隙率對C/SiC複合材料組成和密度的影響 68
3.2.2 C/C孔隙率對C/SiC複合材料力學性能的影響 69
3.2.3 C/C孔隙率對C/SiC複合材料熱學性能的影響 70
第4章 C/SiC複合材料反射鏡表面緻密光學塗層製備 72
4.1 CVD SiC塗層原理與製備工藝 72
4.1.1 CVD SiC塗層原理 72
4.1.2 工藝參數對SiC塗層沉積過程的影響 75
4.2 CVD SiC塗層組成及結構 88
4.2.1 沉積溫度對CVD SiC塗層組成及結構的影響 88
4.2.2 稀釋氣體對CVD SiC塗層組成及結構的影響 92
4.2.3 系統壓力對CVD SiC塗層組成及結構的影響 96
4.3 CVD SiC塗層的性能 97
4.3.1 CVD SiC塗層的密度 98
4.3.2 CVD SiC塗層的彈性模量及顯微硬度 98
4.3.3 CVD SiC塗層的光學加工性能 99
第5章 C/SiC複合材料反射鏡梯度過渡層製備 101
5.1 梯度過渡層預塗層成型方法 101
5.1.1 漿料塗刷法 101
5.1.2 注漿成型法 102
5.1.3 凝膠注模法 102
5.2 凝膠注模Si-SiC預塗層成型工藝研究 102
5.2.1 高固含量高流動性漿料的配製 103
5.2.2 凝膠反應工藝最佳化 108
5.2.3 凝膠素坯的乾燥行為 112
5.2.4 凝膠素坯的密度及力學性能 116
5.3 氣相滲矽燒結的Si-SiC塗層組成、結構及性能研究 121
5.3.1 Si-SiC塗層的組成與結構研究 122
5.3.2 Si-SiC塗層的力學性能研究 129
5.3.3 Si-SiC塗層的熱物理性能研究 132
5.4 C/SiC坯體表面Si-SiC梯度過渡層的製備 134
5.4.1 一步法滲矽燒結成型工藝 134
5.4.2 二步法滲矽燒結成型工藝 136
5.4.3 Si-SiC梯度過渡層與C/SiC坯體的結合性能 137
5.4.4 Si-SiC梯度過渡層與CVD SiC塗層的結合性能 138
第6章 C/SiC複合材料殘餘應力測量與控制技術 139
6.1 殘餘應力對反射鏡面形精度的影響 139
6.2 C/SiC複合材料的殘餘應力類型和殘餘應力消除工藝 140
6.2.1 C/SiC複合材料的殘餘應力類型 140
6.2.2 C/SiC複合材料的殘餘應力消除工藝 141
6.3 C/SiC複合材料的結構應力研究 141
6.3.1 工藝、相組成與C/SiC複合材料結構應力的關係研究 141
6.3.2 C/SiC複合材料結構應力的拉曼法研究 145
6.4 C/SiC複合材料加工應力的X射線衍射研究 149
6.4.1 X射線衍射sin2ψ法的殘餘應力計算 149
6.4.2 X射線衍射sin2ψ法的測量參數選取 151
6.4.3 C/SiC複合材料的表面加工工藝和去應力退火工藝 153
6.4.4 去應力退火前後C/SiC複合材料磨削應力的變化研究 157
6.4.5 去應力退火前後C/SiC複合材料研磨應力的變化研究 161
6.4.6 C/SiC複合材料的表面加工方式 165
第7章 輕質C/SiC複合材料反射鏡的製備技術研究 166
7.1 小尺寸C/SiC反射鏡試樣製備研究 166
7.1.1 小尺寸C/SiC反射鏡坯製備 166
7.1.2 C/SiC複合材料反射鏡光學拋光研究 167
7.2 中等尺寸C/SiC反射鏡的製備 168
7.2.1 實心結構橢圓反射鏡 168
7.2.2 底部開孔結構橢圓反射鏡 168
7.2.3 蜂窩夾芯結構高能雷射反射鏡 171
7.2.4 圓形能動鏡 172
7.3 大尺寸C/SiC反射鏡的製備 174
7.3.1 尺寸穩定性 174
7.3.2 φ600mm口徑C/SiC反射鏡坯體的製備 175
7.3.3 米級尺寸C/SiC反射鏡坯體的製備 178
7.4 C/SiC複合材料反射鏡研究展望 180
第8章 近零膨脹先驅體浸漬裂解C/SiC複合材料熱膨脹行為研究 181
8.1 空間光機支撐結構對近零膨脹材料的要求 181
8.2 單向纖維增強C/SiC複合材料的熱膨脹性能 182
8.2.1 單向纖維增強C/SiC複合材料縱向熱膨脹行為 183
8.2.2 單向纖維增強C/SiC複合材料橫向熱膨脹行為 185
8.2.3 C纖維體積分數對C/SiC複合材料熱膨脹係數的影響 185
8.3 編織結構C/SiC複合材料的熱膨脹性能 187
8.3.1 編織結構對C/SiC複合材料密度、孔隙率的影響 187
8.3.2 編織結構對C/SiC複合材料力學性能的影響 189
8.3.3 不同編織結構C/SiC複合材料的縱向熱膨脹性能 192
8.3.4 不同編織結構C/SiC複合材料的橫向熱膨脹性能 194
8.4 編織紗線細度對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 196
8.4.1 不同紗線細度五向紗的3D5d C/SiC複合材料熱膨脹性能 197
8.4.2 不同紗線細度編織紗的3D5d C/SiC複合材料熱膨脹性能 198
8.5 PIP周期對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 199
8.5.1 SiC體積分數變化情況 199
8.5.2 C/SiC複合材料殘餘應力的拉曼光譜研究 200
8.5.3 PIP周期對C/SiC複合材料縱向熱膨脹性能的影響 201
8.5.4 PIP周期對C/SiC複合材料橫向熱膨脹性能的影響 202
8.6 PIP C對C/SiC複合材料熱膨脹性能的調控 203
8.6.1 陶瓷基複合材料的改性相 203
8.6.2 複合材料改性相對熱膨脹性能的影響 204
8.6.3 PIP C周期數對C/CSiC結構及力學性能的影響 204
8.6.4 PIP C周期數對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 208
第9章 環境試驗對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 213
9.1 振動對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 213
9.1.1 試驗方案 213
9.1.2 振動條件對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 215
9.2 濕熱環境對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 216
9.2.1 試驗方案 216
9.2.2 濕熱條件對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 216
9.3 冷熱循環條件對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 217
9.3.1 試驗方案 217
9.3.2 冷熱循環對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 217
第10章 近零膨脹GSI C/CSiC複合材料的製備及性能研究 220
10.1 不同碳基體對GSI C/CSiC複合材料的製備和性能的影響 220
10.1.1 不同碳基體素坯的基本情況 220
10.1.2 不同碳基體對C/CSiC複合材料的組成和力學性能的影響 223
10.1.3 不同碳基體對C/CSiC複合材料的熱膨脹性能的影響 224
10.2 C/CPIP周期數對GSI C/CSiC複合材料的製備和性能影響 225
10.2.1 C/CPIP周期數對C/CSiC複合材料密度和組成的影響 225
10.2.2 C/CPIP周期數對C/CSiC複合材料力學性能的影響 227
10.2.3 C/CPIP周期數對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 229
10.3 CVI C界面改性層對GSI C/CSiC複合材料的性能影響 230
10.3.1 CVI C界面改性塗層的製備與表征 230
10.3.2 CVI C層厚度對C/CSiC複合材料的密度和組成的影響 231
10.3.3 CVI C層厚度對C/CSiC複合材料力學性能的影響 233
10.3.4 CVI C層厚度對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 234
10.4 CVI C界面改性層的調控機制研究 235
10.4.1 CVI C界面改性層對力學性能的調控 235
10.4.2 CVI C界面改性層對熱膨脹性能的調控 236
10.5 纖維體積分數對GSI C/CSiC複合材料性能的影響 238
10.5.1 纖維體積分數對C/CSiC複合材料密度及力學性能的影響 238
10.5.2 纖維體積分數對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 239
第11章 輕質高穩定C/SiC複合材料支撐結構的製備技術 241
11.1 C/SiC複合材料前鏡筒製備 241
11.1.1 前鏡筒結構設計 242
11.1.2 C纖維預製件整體編織技術 244
11.1.3 PIP SiC緻密化技術 245
11.2 C/SiC複合材料前鏡筒測試與考核 245
11.2.1 尺寸穩定性測試 245
11.2.2 線膨脹係數測試 246
11.3 C/SiC複合材料支撐結構研究展望 248
參考文獻 249
前言
第1章 緒論 1
1.1 高分辨空間相機對光學反射鏡材料性能要求 3
1.1.1 空間相機對反射鏡材料力學性能的要求 3
1.1.2 空間相機對反射鏡材料熱物理性能的要求 4
1.1.3 空間相機對反射鏡材料光學性能的要求 4
1.2 輕質光學反射鏡材料與輕量化結構研究現狀 5
1.2.1 輕質光學反射鏡材料發展現狀 5
1.2.2 SiC及其複合材料反射鏡輕量化結構研究現狀 7
1.3 SiC陶瓷反射鏡的製備及其套用進展 9
1.3.1 SiC陶瓷反射鏡的製備工藝 9
1.3.2 SiC陶瓷反射鏡的套用進展 13
1.4 C/SiC複合材料反射鏡製備及其套用進展 15
1.4.1 C/SiC複合材料反射鏡的特點及優勢 15
1.4.2 C/SiC複合材料反射鏡坯的製備工藝 16
1.4.3 C/SiC複合材料反射鏡的套用 18
1.5 光學支撐結構材料研究現狀 20
1.5.1 光學支撐結構材料套用背景 20
1.5.2 低膨脹光學支撐結構材料發展現狀 21
1.5.3 C/SiC複合材料支撐結構的套用 27
第2章 輕質C/SiC複合材料及其反射鏡的設計 31
2.1 反射鏡表面光學特徵與CVD SiC表面塗層的設計 31
2.1.1 反射鏡表面光學特性與材料表面性質的關係 31
2.1.2 各種工藝方法製備的SiC材料的光學特性 37
2.1.3 CVD SiC塗層的工藝設計 38
2.2 C/SiC複合材料反射鏡輕量化和加工要求與反射鏡坯體的設計 39
2.2.1 反射鏡輕量化和加工對坯體的要求 39
2.2.2 C/SiC複合材料反射鏡坯的輕量化和可加工特性 40
2.2.3 C/SiC複合材料反射鏡坯體蜂窩夾芯結構的設計 41
2.2.4 C/SiC複合材料反射鏡坯體的工藝設計 44
2.3 C/SiC複合材料反射鏡的結構設計 46
2.3.1 CVD SiC塗層和C/SiC坯體界面應力分析 46
2.3.2 梯度過渡層的設計 49
第3章 C/SiC複合材料反射鏡坯體的製備 51
3.1 氣相滲矽C/SiC複合材料製備技術 51
3.1.1 氣相滲矽技術原理 51
3.1.2 工藝參數對C/SiC複合材料性能的影響 52
3.2 C/C複合材料組成與結構對氣相滲矽C/SiC複合材料性能的影響 68
3.2.1 C/C孔隙率對C/SiC複合材料組成和密度的影響 68
3.2.2 C/C孔隙率對C/SiC複合材料力學性能的影響 69
3.2.3 C/C孔隙率對C/SiC複合材料熱學性能的影響 70
第4章 C/SiC複合材料反射鏡表面緻密光學塗層製備 72
4.1 CVD SiC塗層原理與製備工藝 72
4.1.1 CVD SiC塗層原理 72
4.1.2 工藝參數對SiC塗層沉積過程的影響 75
4.2 CVD SiC塗層組成及結構 88
4.2.1 沉積溫度對CVD SiC塗層組成及結構的影響 88
4.2.2 稀釋氣體對CVD SiC塗層組成及結構的影響 92
4.2.3 系統壓力對CVD SiC塗層組成及結構的影響 96
4.3 CVD SiC塗層的性能 97
4.3.1 CVD SiC塗層的密度 98
4.3.2 CVD SiC塗層的彈性模量及顯微硬度 98
4.3.3 CVD SiC塗層的光學加工性能 99
第5章 C/SiC複合材料反射鏡梯度過渡層製備 101
5.1 梯度過渡層預塗層成型方法 101
5.1.1 漿料塗刷法 101
5.1.2 注漿成型法 102
5.1.3 凝膠注模法 102
5.2 凝膠注模Si-SiC預塗層成型工藝研究 102
5.2.1 高固含量高流動性漿料的配製 103
5.2.2 凝膠反應工藝最佳化 108
5.2.3 凝膠素坯的乾燥行為 112
5.2.4 凝膠素坯的密度及力學性能 116
5.3 氣相滲矽燒結的Si-SiC塗層組成、結構及性能研究 121
5.3.1 Si-SiC塗層的組成與結構研究 122
5.3.2 Si-SiC塗層的力學性能研究 129
5.3.3 Si-SiC塗層的熱物理性能研究 132
5.4 C/SiC坯體表面Si-SiC梯度過渡層的製備 134
5.4.1 一步法滲矽燒結成型工藝 134
5.4.2 二步法滲矽燒結成型工藝 136
5.4.3 Si-SiC梯度過渡層與C/SiC坯體的結合性能 137
5.4.4 Si-SiC梯度過渡層與CVD SiC塗層的結合性能 138
第6章 C/SiC複合材料殘餘應力測量與控制技術 139
6.1 殘餘應力對反射鏡面形精度的影響 139
6.2 C/SiC複合材料的殘餘應力類型和殘餘應力消除工藝 140
6.2.1 C/SiC複合材料的殘餘應力類型 140
6.2.2 C/SiC複合材料的殘餘應力消除工藝 141
6.3 C/SiC複合材料的結構應力研究 141
6.3.1 工藝、相組成與C/SiC複合材料結構應力的關係研究 141
6.3.2 C/SiC複合材料結構應力的拉曼法研究 145
6.4 C/SiC複合材料加工應力的X射線衍射研究 149
6.4.1 X射線衍射sin2ψ法的殘餘應力計算 149
6.4.2 X射線衍射sin2ψ法的測量參數選取 151
6.4.3 C/SiC複合材料的表面加工工藝和去應力退火工藝 153
6.4.4 去應力退火前後C/SiC複合材料磨削應力的變化研究 157
6.4.5 去應力退火前後C/SiC複合材料研磨應力的變化研究 161
6.4.6 C/SiC複合材料的表面加工方式 165
第7章 輕質C/SiC複合材料反射鏡的製備技術研究 166
7.1 小尺寸C/SiC反射鏡試樣製備研究 166
7.1.1 小尺寸C/SiC反射鏡坯製備 166
7.1.2 C/SiC複合材料反射鏡光學拋光研究 167
7.2 中等尺寸C/SiC反射鏡的製備 168
7.2.1 實心結構橢圓反射鏡 168
7.2.2 底部開孔結構橢圓反射鏡 168
7.2.3 蜂窩夾芯結構高能雷射反射鏡 171
7.2.4 圓形能動鏡 172
7.3 大尺寸C/SiC反射鏡的製備 174
7.3.1 尺寸穩定性 174
7.3.2 φ600mm口徑C/SiC反射鏡坯體的製備 175
7.3.3 米級尺寸C/SiC反射鏡坯體的製備 178
7.4 C/SiC複合材料反射鏡研究展望 180
第8章 近零膨脹先驅體浸漬裂解C/SiC複合材料熱膨脹行為研究 181
8.1 空間光機支撐結構對近零膨脹材料的要求 181
8.2 單向纖維增強C/SiC複合材料的熱膨脹性能 182
8.2.1 單向纖維增強C/SiC複合材料縱向熱膨脹行為 183
8.2.2 單向纖維增強C/SiC複合材料橫向熱膨脹行為 185
8.2.3 C纖維體積分數對C/SiC複合材料熱膨脹係數的影響 185
8.3 編織結構C/SiC複合材料的熱膨脹性能 187
8.3.1 編織結構對C/SiC複合材料密度、孔隙率的影響 187
8.3.2 編織結構對C/SiC複合材料力學性能的影響 189
8.3.3 不同編織結構C/SiC複合材料的縱向熱膨脹性能 192
8.3.4 不同編織結構C/SiC複合材料的橫向熱膨脹性能 194
8.4 編織紗線細度對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 196
8.4.1 不同紗線細度五向紗的3D5d C/SiC複合材料熱膨脹性能 197
8.4.2 不同紗線細度編織紗的3D5d C/SiC複合材料熱膨脹性能 198
8.5 PIP周期對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 199
8.5.1 SiC體積分數變化情況 199
8.5.2 C/SiC複合材料殘餘應力的拉曼光譜研究 200
8.5.3 PIP周期對C/SiC複合材料縱向熱膨脹性能的影響 201
8.5.4 PIP周期對C/SiC複合材料橫向熱膨脹性能的影響 202
8.6 PIP C對C/SiC複合材料熱膨脹性能的調控 203
8.6.1 陶瓷基複合材料的改性相 203
8.6.2 複合材料改性相對熱膨脹性能的影響 204
8.6.3 PIP C周期數對C/CSiC結構及力學性能的影響 204
8.6.4 PIP C周期數對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 208
第9章 環境試驗對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 213
9.1 振動對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 213
9.1.1 試驗方案 213
9.1.2 振動條件對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 215
9.2 濕熱環境對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 216
9.2.1 試驗方案 216
9.2.2 濕熱條件對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 216
9.3 冷熱循環條件對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 217
9.3.1 試驗方案 217
9.3.2 冷熱循環對C/SiC複合材料熱膨脹性能的影響 217
第10章 近零膨脹GSI C/CSiC複合材料的製備及性能研究 220
10.1 不同碳基體對GSI C/CSiC複合材料的製備和性能的影響 220
10.1.1 不同碳基體素坯的基本情況 220
10.1.2 不同碳基體對C/CSiC複合材料的組成和力學性能的影響 223
10.1.3 不同碳基體對C/CSiC複合材料的熱膨脹性能的影響 224
10.2 C/CPIP周期數對GSI C/CSiC複合材料的製備和性能影響 225
10.2.1 C/CPIP周期數對C/CSiC複合材料密度和組成的影響 225
10.2.2 C/CPIP周期數對C/CSiC複合材料力學性能的影響 227
10.2.3 C/CPIP周期數對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 229
10.3 CVI C界面改性層對GSI C/CSiC複合材料的性能影響 230
10.3.1 CVI C界面改性塗層的製備與表征 230
10.3.2 CVI C層厚度對C/CSiC複合材料的密度和組成的影響 231
10.3.3 CVI C層厚度對C/CSiC複合材料力學性能的影響 233
10.3.4 CVI C層厚度對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 234
10.4 CVI C界面改性層的調控機制研究 235
10.4.1 CVI C界面改性層對力學性能的調控 235
10.4.2 CVI C界面改性層對熱膨脹性能的調控 236
10.5 纖維體積分數對GSI C/CSiC複合材料性能的影響 238
10.5.1 纖維體積分數對C/CSiC複合材料密度及力學性能的影響 238
10.5.2 纖維體積分數對C/CSiC複合材料熱膨脹性能的影響 239
第11章 輕質高穩定C/SiC複合材料支撐結構的製備技術 241
11.1 C/SiC複合材料前鏡筒製備 241
11.1.1 前鏡筒結構設計 242
11.1.2 C纖維預製件整體編織技術 244
11.1.3 PIP SiC緻密化技術 245
11.2 C/SiC複合材料前鏡筒測試與考核 245
11.2.1 尺寸穩定性測試 245
11.2.2 線膨脹係數測試 246
11.3 C/SiC複合材料支撐結構研究展望 248
參考文獻 249
