《耐高溫透波復材料與熱結構複合材料一體化製備研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由曹峰擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：耐高溫透波復材料與熱結構複合材料一體化製備研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：曹峰
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
天線罩/窗是高超眼睛的高溫防護鏡，兼具防熱、承載和透波等多項功能。為有效提高高超天線罩/窗的耐高溫棵盛催和電氣等綜合性能，有效解決與周圍熱結構材料的連線問題及熱膨脹不匹配等問題，本項目擬圍繞透波功能材料與熱結構材料一體化複合製備的科學問題開展工作。首先採用石英纖維（用於透波）與碳纖維（用於熱結構）進行組合一體化編織，然後分別採用氮化物陶瓷先驅體（用於透波）和超高溫金屬化合物先驅體（用於熱結構）對兩種纖維編織宙趨危婆區域分別浸漬，最後再共同燒成整體複合材料。由於兩種區域的複合材料在熱膨脹係數方面一致，所以高溫熱匹配問題將得到較好解決；透波區域實現了對石英和氮化物陶瓷的性能剪裁，具有耐高溫和電氣等綜合性能；熱結構區域的製備工藝與當前我室耐超高溫複合材料製備工藝完全一致，所以工藝可行性較好。
結題摘要
全面完成了項目的任務要求，並利用該成果，所研製的耐高溫透波材料分別於2011年12月及2012年9月完成兩次試飛。概括如下： 研究了裂解速率、裂解溫度等因素對氮化硼陶瓷先驅體的陶瓷產率以及裂解產物性質的影響。陶瓷產率隨裂解速率升高而降低；裂解溫烏陵背兆度越高其產物密度和結晶度越高，穩定性越好，在升溫速率10℃/min、1000℃裂解溫度下，其陶瓷產率約為88.95wt%。 研究了熱處理工藝對矽氮氧纖維力學性能的影響規律。在空氣氣氛中，纖維強度隨溫度升高而降低，在1100℃處理後強度只有原纖維的40%左右；隨著熱處理次數的增加，纖維的強度有所下降，第一次處理後下降約20%，第二次朽府立處理以後下降約5%。 採用PIP工藝製備了SiNOf/BN複合材料，並對影響其力學性能的關鍵因素進行研究。先驅體環硼氮烷對矽氮氧纖維浸潤性較好，使得SiNOf/BN複合材料緻密化效率高，經過2次PIP循環以後，即可達到較高密格己度。隨著循環次數增加，SiNOf/BN複合材料孔隙率逐漸降低，密度逐漸提高，彎曲強度和彎曲模量隨之提高。在800℃~1000℃裂解溫度範圍內，SiNOf/BN複合材料的彎曲強度和彎曲模量與裂解溫度正相關，分別由800℃的128.9MPa和23.5GPa上升到1000℃的148.2MPa和26.2GPa；但在不同裂解溫度下，SiNOf/BN複合材料的緻密化行為保持一致。在1600℃熱處理後，SiNOf/BN複合材料中的矽氮氧纖維因結晶和部分分解，失去增強功能，導致複合材料的力學性能嚴重下降。 考察了SiNOf/BN複合材料的介電性能和熱物理性能。在800℃~1000℃裂解溫度範圍內，由3.45上升到3.83；而其介電損耗角正切則由7.0下降到4.6x10-3。不同裂解溫度製備的SiNOf/BN複合材料棗精鑽介電性能相差不大。在室溫100℃和室溫~200℃範圍內，其比熱分別為0.91kJ/kg⋅℃和0.97kJ/kg⋅℃，導熱係數分別為1.2W/m⋅K和1.3W/m⋅K。在室溫~800℃範圍內，熱膨脹係數為2.20~2.75 x10-6/K，其平均變化在10%範圍以內。 將SiNOf/BN和SiO2f/BN複合材料各項性敬盛歡能進行了對比研究，二者在介電性能和熱穩定性方面相差不大，但是在耐高溫性能方面，前者相對後者能夠保持更強的高溫力學性能。
