学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

SiO_(2f)/SiO_2-BN复合材料的尿素法制备工艺及性能研究

作　者: 李成虎
导　师: 王思青
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 天线罩材料 高温透波 尿素法 SiO2f/SiO2-BN复合材料 SiO2f/SiO2复合材料 热力学 反应机理 力学性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


SiO2f/SiO2复合材料是高温透波领域应用较为广泛的一种导弹天线罩材料,但其力学性能相对较差,且烧蚀特性和高温透波不理想,使其应用范围受到限制。而PIP法制备的SiO2f/Nitride复合材料虽然具有较高的力学性能、较好的烧蚀特性和高温透波性能,但是先驱体合成的工艺较危险,且成本较高。因此,本实验采用尿素法结合溶胶-凝胶工艺制备SiO2f/SiO2-BN复合材料,以期改善SiO2f/SiO2材料的不足和制备SiO2f/Nitride复合材料PIP工艺的不足。本文首先从热力学的角度,研究了以尿素和硼酸为原料、采用尿素法合成BN的热力学过程。热力学计算分析表明,尿素法合成BN为吸热反应,当温度高于888K时反应可正向自发进行,且温度越高,氮化反应进行的越彻底;另外,提高反应物料中尿素的含量,可明显增加BN的平衡产率。计算结果也表明,当硼酸和尿素的配比为2:4,反应温度为850℃时,BN的平衡产率为88.09%。本文对尿素法的反应机理进行了初步探讨。研究结果表明,尿素法反应过程中,硼酸和尿素于100℃至350℃发生分解,分解的氨气和氧化硼于780℃左右反应生成BN,至800℃,氮化反应基本结束。本文研究了配料比及水和乙醇做为溶剂对尿素法合成BN纯度的影响规律。研究结果表明:在有溶剂和无溶剂条件下,硼酸和尿素的理想摩尔比均为2:4,此时反应产物中BN具有较高的纯度。本文基于对尿素法合成BN的反应热力学过程和反应机理的分析及实验结果,研究了原始SiO2f/SiO2复合材料密度、溶剂及工艺参数等因素对SiO2f/SiO2-BN复合材料组成、结构及性能的影响规律。研究结果表明:（1）原始材料SiO2f/SiO2材料的密度越大,所获得SiO2f/SiO2-BN复合材料的力学性能就越高,但是对密度和孔隙率的影响却非常有限;（2）乙醇溶剂为相对理想的选择,可以有效地改善SiO2f/SiO2-BN复合材料的力学性能;（3）尿素法工艺理想的制备温度为850℃,同时随着尿素法工艺次数的增加,SiO2f/SiO2-BN复合材料的密度逐渐增加,弯曲强度不断提高,当尿素法工艺循环四次时SiO2f/SiO2-BN复合材料获得最优的力学性能,此时复合材料的密度达到1.797g·cm-3,BN的质量分数为7.87%,弯曲强度更是达到了56.24MPa,比相应原始材料SiO2f/SiO2复合材料弯曲强度提高了108.29%。实验结果还表明,实验制备的SiO2f/SiO2-BN复合材料相较原始SiO2f/SiO2复合材料相比,力学性能有明显改善,同时具有良好的介电性能和热物理性能。其介电常数和介电损耗分别可低至3.12和0.005;室温至1000℃范围内的热膨胀系数小于0.5×10-6/℃;导热系数约为1.07W/m·K。

全文目录


摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章 绪论  13-23
  1.1 超音速导弹天线罩的研究背景  13-15
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  15-21
    1.2.1 一般概述  15-18
    1.2.2 陶瓷基透波复合材料  18-21
  1.3 选题依据及研究内容  21-23
    1.3.1 选题依据  21
    1.3.2 研究内容  21-23
第二章 实验过程与研究方法  23-30
  2.1 实验方案及工艺流程  23-24
  2.2 实验所用原料及主要仪器  24-25
    2.2.1 实验用原料和试剂  24
    2.2.2 主要仪器及设备  24-25
  2.3 溶胶-凝胶法制备Si0_(2f)/Si0_2 复合材料  25-26
    2.3.1 编织件预处理  25
    2.3.2 浸渍-固化  25
    2.3.3 烧结  25-26
  2.4 尿素法制备Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料  26
    2.4.1 先驱体制备  26
    2.4.2 浸渍-烘干  26
    2.4.3 裂解  26
  2.5 分析表征方法  26-27
  2.6 性能测试  27-30
第三章 尿素法合成BN的热力学及反应机理分析  30-44
  3.1 尿素法合成BN的热力学计算  30-39
    3.1.1 标准反应吉布斯自由能△(?) 的计算  30-32
    3.1.2 标准反应热效应△(?) 的计算  32-34
    3.1.3 反应平衡常数(?) 的计算  34-39
  3.2 尿素法的反应机理分析  39-42
  3.3 小结  42-44
第四章 Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料的制备工艺及性能研究  44-79
  4.1 原料配比对BN纯度及晶化程度的影响  44-51
    4.1.1 无溶剂条件下硼酸和尿素的配比对BN纯度及晶化程度的影响  44-48
    4.1.2 乙醇为溶剂时硼酸和尿素的配比对BN纯度及晶化程度的影响  48-50
    4.1.3 水为溶剂时硼酸和尿素的配比对BN纯度及晶化程度的影响  50-51
  4.2 溶剂对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响  51-54
  4.3 保温时间对BN纯度及晶化程度的影响  54-55
  4.4 Si0_(2f)/Si0_2 材料密度对Si0_(2f)/Si0_2-BN材料性能的影响  55-60
    4.4.1 Si0_(2f)/Si0_2 材料密度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料密度的影响  55-57
    4.4.2 Si0_(2f)/Si0_2 材料密度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响  57-60
  4.5 浸渍液浓度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响  60-65
    4.5.1 浸渍液浓度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料密度的影响  61-62
    4.5.2 浸渍液浓度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响  62-65
  4.6 循环次数对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响  65-69
    4.6.1 循环次数对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料致密性的影响  65-66
    4.6.2 循环次数对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响  66-69
  4.7 制备温度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料性能的影响  69-75
    4.7.1 温度对尿素法反应产物的影响  69-71
    4.7.2 温度对Si0_(2f)/Si0_2-BN复合材料力学性能的影响  71-75
  4.8 介电性能  75-76
  4.9 热物理性能  76-77
  4.10 小结  77-79
结束语  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-87
作者在学期间取得的学术成果  87

相似论文

  1. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  2. 超低碳贝氏体钢CO2激光-GMA复合焊接特性研究,TG456.7
  3. Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
  4. 复合添加剂对SNCR脱硝过程的影响,X701
  5. 废旧聚酯纺织品的回收再利用研究,X791
  6. 凝胶注模SiC-AlN复相陶瓷的制备工艺与性能研究,TQ174.62
  7. ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究,TQ323.7
  8. 钛白粉表面包膜的表征及机理,TQ621.12
  9. LDH和Mg/Al/Fe-Mt对水中磷、铬的吸附效果研究,X703
  10. 部分有机反应成环机理和反应选择性的理论研究,O643.12
  11. 镁合金板状坯材挤压参数的研究,TG379
  12. PANI/PET复合织物的制备及染色技术研究,TS193
  13. 芳纶1313织物及其增强硅橡胶复合材料的性能研究,TB332
  14. 滑石粉的改性研究及其对回收PP的增强增韧,TQ325.14
  15. 亚氨基二苄气相催化脱氢制亚氨基芪反应工艺研究,TQ463.2
  16. 普碳钢中添加ZrO2纳米粒子对其组织和力学性能的影响,TB383.1
  17. 表面修饰石墨烯的制备及其对复合材料力学性能的影响,TB332
  18. 毛细管电泳法研究铁卟啉和去铁胺之间的相互作用,R96
  19. 低摩擦高耐磨高纯氧化铝陶瓷的制备研究,TQ174.1
  20. 骨架镍上催化对苯二胺加氢制备1，4-环己二胺,TQ236
  21. 大直径PTT/PET皮芯型复合单丝成形工艺及性能的研究,TQ340.64

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
© 2012 www.xueweilunwen.com