莫來石基剛性多孔隔熱材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著高超聲速飛行器熱防護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展,飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的高溫隔熱材料越來越受到重視,高溫剛性隔熱材料具有耐高溫、低密度、低熱導(dǎo)率、低熱膨脹的特點(diǎn),本文以莫來石基多孔陶瓷纖維為研究對象,材料模壓排水和燒結(jié)工藝成功制備耐高溫莫來石基剛性隔熱材料,并對其成型工藝、微觀組織、高輻射涂層及燒蝕行為進(jìn)行了研究。
　　在模壓排水法制備莫來石基剛性多孔隔熱材料基礎(chǔ)上采用阿基米德排水法測量了多孔隔熱材料的密度和孔隙率;對材料的抗壓縮強(qiáng)度進(jìn)行了測定

2、;使用掃描電子顯微鏡對材料的微觀組織進(jìn)行了觀察,同時(shí)使用能譜分析儀對材料元素組成進(jìn)行了測定,最后對莫來石基剛性多孔隔熱材料進(jìn)行了氧乙炔燒蝕試驗(yàn),考核其隔熱性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,纖維質(zhì)量的2wt％的PAM作為分散劑對陶瓷漿料的分散性有較好的效果。短切纖維的粘接劑使用碳化硼與碳化硅的混合物,碳化硼與碳化硅粘接劑質(zhì)量比1:1。莫來石纖維長度約為1mm,成型壓力為100KPa。確定了優(yōu)化的制備工藝為:粗坯脫模后室溫干燥24h,燒結(jié)時(shí)以

3、2℃/min升溫速率升至500℃,并保溫120min,隨后以5℃/min升至1200℃。
　　采用碳化硅和碳化硼可以作為莫來石纖維的粘結(jié)劑,碳化硅和碳化硼形成的硼硅酸玻璃可以保護(hù)氧化硼不易揮發(fā),且具有一定的流動性,能夠?qū)⒛獊硎w維骨架很好粘結(jié)起來。燒結(jié)后材料密度對壓縮強(qiáng)度影響較大,當(dāng)材料的密度為0.43～0.79g/cm3范圍變化時(shí),材料的壓縮強(qiáng)度由0.84MPa上升到了7.24MPa。
　　通過噴射和燒結(jié)工藝在制備的莫來石

4、剛性隔熱材料表面進(jìn)行了鉭基高輻射涂層處理。內(nèi)涂層為94wt%的氧化硅和6wt%的氧化硼,外涂層為50wt%TaSi2,20wt%MoSi2,2.5wt%SiB6,硼硅酸玻璃27.5wt%,以提高材料表面的耐高溫和高輻射。實(shí)驗(yàn)表明,涂層后莫來石基剛性多孔隔熱材料具有良好的隔熱性能,1600℃的條件下燒蝕300s,且背面溫度不超過80℃。通過對燒蝕后材料的表面和截面微觀組織分析表明,表面1.5mm下莫來石纖維在涂層的保護(hù)下形貌保持良好,整體