《SiC纖維增強RBSN高溫吸波陶瓷基複合材料的研究》是依託廈門大學，由唐學原擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：SiC纖維增強RBSN高溫吸波陶瓷基複合材料的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐學原
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
吸波陶瓷基複合材料是國家急需的耐高溫結構/功能一體化隱身材料。本項目採用碳化矽纖維預製體作為吸波劑和增強體，採用反應燒結的氮化矽（RBSN）作為透波和阻抗匹配基體，在基體中原位引入BN調節纖維和基體之間的界面性能，通過反應燒結法製備SiC/RBSN複合材料。初步測試表明，該複合材料具有優異的力學和介電性能，可用作耐高溫吸波複合材料。材料的吸波性能取決於吸波劑的吸波性能（吸波特性）以及空氣與材料界面之間的電磁波反射性能（阻抗匹配特性）。本研究將利用廈門大學自主研發的不同電阻率SiC纖維按照一定規律疊層，製成纖維預製體，然後與矽粉、硼粉製成複合材料坯體，最後通過高溫氮化製成SiC/RBSN複合材料。主要解決以下科學問題：（1）SiC纖維預製體的設計對複合材料吸波性能的影響規律；（2）硼對複合材料基體氮化性能的影響規律；（3）硼對纖維和基體界面性能的影響規律，以及對複合材料斷裂行為的影響規律。
結題摘要
吸波陶瓷基複合材料是目前國家急需的先進耐高溫結構/功能一體化隱身材料，對提高先進武器的突防能力具有重要的意義。本項目採用碳化矽纖維作為吸波劑和增強體，採用反應燒結的氮化矽（RBSN）作為透波和阻抗匹配基體，在基體中原位引入氮化硼（BN）調節纖維和基體之間的界面性能，通過反應燒結法製備SiC/RBSN複合材料。通常製備SiC纖維增強氮化矽基體複合材料時，為了防止強界面結合，一般需要在纖維表面鍍BN。在纖維表面製備BN層，工藝複雜，而直接在基體中添加BN粉末容易造成團聚且很難燒結緻密。因此本項目採用Si粉在氮氣中氮化製備Si3N4基體，首次在基體中加入硼（B）粉，通過B原位氮化引進BN，主要研究了：（1）催化劑二氧化鋯（ZrO2）對複合材料基體氮化性能的影響規律；（2）B對複合材料基體氮化性能的影響規律；（3）B對纖維和基體界面性能的影響規律；（4）B對複合材料力學性能及介電性能的影響規律。研究結果表明：（1）催化劑ZrO2的加入可以降低氮化溫度，顯著提高氮化效率；（2）B粉可原位氮化生成BN，隨著基體中B含量的增加，基體的介電常數及介質損耗角正切下降，當基體中B粉含量達到10wt%時，ε’在3.4 - 3.8之間，tanδ在3.6×10-3 - 1.6×10-2之間，表明基體具有良好的透波特性；（3）未添加B的複合材料呈脆性斷裂，為強界面結合，而添加B後，複合材料斷面明顯觀察到纖維拔出和脫粘現象，呈假塑性斷裂行為，充分說明B的加入改善了纖維和基體的界面，使之表現為弱界面結合；（4）採用含B基體製備的複合材料具有良好的介電性能，可用作耐高溫吸波複合材料。此外，原位引進BN顯著簡化了複合材料製備工藝，降低了製造成本。該項目的研究結果為研發具有我國自主智慧財產權的耐高溫吸波/結構一體化隱身材料提供了理論基礎與技術支持。
