抗激光損傷復合陶瓷的研制.pdf

1、隨著大功率激光器的研制成功，激光武器發(fā)展迅速，很快將會應用于實戰(zhàn)，將對導彈、衛(wèi)星、飛行器等高價值裝備造成嚴重威脅。如何對這些裝備進行抗激光防護就顯得尤為重要，使用抗激光材料則能有效降低來自激光武器的威脅。這就要求一些材料不僅具有較好的抗激光損傷性能，還要求這些材料有足夠高的結構強度和穩(wěn)定性，并具有能在高溫下使用的性能。莫來石陶瓷因具有良好的高溫力學性能、熱膨脹系數低、較低的熱導率、優(yōu)秀的高溫抗蠕變特性及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性能部分，符合抗激光

2、材料對性能的部分要求。但由于莫來石本身的結構原因，強度較低，需要對其增韌，采用硬質相增韌的方法則能有效提高莫來石陶瓷的強度。
　　本課題以氧化鋁、二氧化硅、碳化硅和氮化硅為原料，制備力學性能優(yōu)良，同時又具有較高抗激光損傷閾值的陶瓷基復合材料。通過加入碳化硅和氮化硅硬質相，使用硬質相增韌的方法，采用箱式電阻爐在氮氣氣氛中成功燒結出具有較好力學性能的陶瓷基復合材料。實驗研究了氧化鋁與二氧化硅摩爾比，以及氮化硅、碳化硅含量，燒結溫度和保

3、溫時間對復合陶瓷的制備工藝、結構及性能的影響及陶瓷組成與其激光損傷性能之間的關系。使用飛秒激光器對樣品進行了抗激光損傷閾值測試。利用環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察了樣品的脈沖激光損傷形貌，以及抗彎斷面的氣孔的孔徑大小、形狀及分布情況。利用X射線衍射分析儀對樣品的晶相進行了分析。同時對樣品的體積密度、氣孔率、吸水率、及力學性能進行了測試分析。
　　研究表明，對于組成中氮化硅摩爾含量為2.44％的陶瓷，采用1600℃的燒結溫度、燒結保溫時間為

4、3h，氧化鋁與二氧化硅摩爾比為3∶2時，可以制得到抗激光性能優(yōu)異的陶瓷，其激光損傷閾值為5.8J/cm2，體積密度為2.65 g/cm3，抗彎強度為110MPa，抗壓強度為193MPa。當提高氮化硅摩爾含量時，Si3N4含量提高到15％，SiC含量為34％，復合陶瓷的綜合性能最佳，其體積密度為2.50g/cm3，抗彎強度為157MPa，抗壓強度為290MPa，激光損傷閾值為1.99J/cm2。研究發(fā)現，飛秒脈沖激光對材料的主要損傷方式為