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ZrB2-SiC的制备方法和性能研究

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.02.005

由于在极端环境中的优异物理化学性能,ZrB2基超高温陶瓷材料成为未来空天领域最具前途的候选材料之一,尤其是ZrB2-SiC材料近几年更成为研究热点.本文对ZrB2-SiC材料的制备、烧结致密化和力学性能等研究做了综合评述,重点对制备方法与使用性能间的关系进行了相关介绍.

关键词: ZrB2-SiC超高温陶瓷 , 制备方法 , 力学性能

热处理对块状氧化铝气凝胶微观结构的影响

周洁洁 , 陈晓红 , 胡子君 , 孙陈诚 , 陈海坤 , 宋怀河

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.02.014

以AlCl_3·6H_2O为前驱体,无水乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,环氧丙烷为凝胶网络诱导荆,通过溶胶-凝胶技术制备得到溶胶,再经超临界干燥制备出块状氧化铝气凝胶.采用SEM、TEM、XRD、BET等手段,对氧化铝气凝胶在不同热处理温度下的微观结构进行了对比和分析.结果表明,氧化铝气凝胶的主要成分为多晶勃姆石相,微观结构由许多叶片状纤维堆积形成,经500和1 000℃热处理后成块性未受到明显的影响,比表面积各为429和174 m~2/g.在20～1000℃内,氧化铝气凝胶发生了由多晶态勃姆石相→γ-Al_2O_3→δ-Al_2O_3的相转变.

关键词: 块状 , 氧化铝气凝胶 , 比表面积 , 热处理

组合结构对多层反射纳米材料高温隔热性能的影响

孙陈诚 , 胡子君 , 陈海坤 , 王晓婷 , 周洁洁

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.06.010

以超薄纳米隔热材料为间隔物、金属箔为反射层制备了多层反射纳米隔热材料,通过改变隔热材料的组合结构测试其隔热效果.结果表明:在研究范围内增加不锈钢箔层数、将不锈钢箔放置在低温区或在低温区用铝箔替代不锈钢箔都对隔热效果有利；测试温度高时隔热效果更好.

关键词: 多层反射纳米隔热材料 , 组合结构 , 隔热效果

耐高温隔热材料组合结构模拟研究与试验验证

王晓婷 , 张宏波 , 杨海龙 , 陈海坤 , 胡子君

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.01.019

以热防护系统隔热组合结构中不同隔热材料厚度尺寸为计算变量,以飞行器主结构温度极值即最低背面温度为目标参数,以组合结构中第二层材料最高使用温度为约束条件建立隔热组合结构模型,并进行了石英灯考核验证.采用通用软件ANSYS进行一维瞬态有限元热分析,将模型计算结果和试验结果进行了全面对比,各项数据吻合良好.

关键词: 隔热材料 , 组合结构 , 模拟 , 背面温度

低密度双基体烧蚀防热材料

华小玲 , 缪长礼 , 李翔 , 潘晓行 , 陈海坤

宇航材料工艺

采用硅基针刺毡作为增强体、先后浸渍无机和有机树脂基体的两次复合工艺,可制成密度＜1.20g/cm3的双基体烧蚀防热材料.通过马弗炉烘烤、石英灯静态隔热、电弧风洞加热三种方式考核材料的剩余强度、抗变形能力、隔热性能和抗冲刷能力.结果表明:该材料在有氧条件下,经马弗炉1 100℃、3000s烘烤,剩余基体还有20wt％,材料仍具有一定强度；石英灯加热至l 200℃,总时长1200s的条件下,25 mm厚的试样最终背温＜120℃；电弧风洞考核显示,材料抗冲刷能力强,880 s时,25 mm厚材料背温仅有71℃.

关键词: 低密度 , 双基体 , 烧蚀防热材料

柔性隔热材料拉伸断裂模式分析

张宏波 , 陈海坤 , 周洁洁 , 孙陈诚 , 王钦

宇航材料工艺

以三种不同陶瓷纤维缝线缝制而得的柔性隔热材料为研究对象,比较了上述材料在300、600和900℃热处理30 min后拉伸强度的变化.通过对材料断裂模式的分析,提出纤维表面处理剂的挥发和非晶质纤维的晶型转变,是导致柔性隔热材料高温拉伸强度降低的主要原因.

关键词: 柔性隔热材料 , 拉伸强度 , 断裂模式

超高温刚性隔热材料的制备及性能

孙晶晶 , 胡子君 , 陈海坤 , 王钦 , 王晓婷

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.04.025

针对新型航天飞行器高温隔热(约1 500℃)的迫切需求,开展了超高温刚性隔热材料的制备和性能研究.采用陶瓷纤维和无机粘结剂,经过湿法抽滤成型、高温热处理等工艺制备了刚性隔热材料.对材料的微观结构、热物理和力学性能进行了表征、测试.结果表明:纤维有效粘结在一起；通过改变纤维和粘结剂的比例,可以调节材料性能；热导率、力学性能与密度近似呈直线关系.材料在1 500℃经1h处理后线收缩率＜2％,密度为0.3～0.5 g/cm3,热导率为0.06～0.09 W/(m·K),压缩强度为0.6～1.2 MPa.

关键词: 陶瓷纤维 , 超高温 , 刚性隔热材料

高效隔热材料结构与性能研究

陈海坤 , 孙陈诚 , 周洁洁 , 王晓婷 , 胡子君

宇航材料工艺

以陶瓷隔热瓦和纳米隔热材料为研究对象,揭示了高效隔热材料结构与性能的关系.研究结果表明:随着密度的增加,隔热材料室温热导率和力学性能随之增加；陶瓷隔热瓦平面方向和厚度方向的结构和性能存在明显差异；复合纳米结构后,材料的隔热性能明显提高；室温热导率从43 mW/(m·K)降低至36 mW/(m·K)；添加少量功能添加物后,材料的高温隔热性能进一步提高,高温考核中背面温度从668℃降低到576℃.同时介电常数从2.2％增加到6.6％；通过气相超临界工艺在材料表面接枝有机基团,材料表面疏水状态发生显著变化,材料具备了防水和低吸潮的特性.

关键词: 高效隔热材料 , 结构与性能