晶须增强磷酸铝透波材料的研究

论文摘要

高温透波材料是高速精确制导航天武器的基础,开展低成本高性能磷酸盐基透波材料的研究对发展先进武器和促进国防战略武器现代化具有重要意义,同时该材料体系的开发和研究还可以丰富和完善我国透波材料体系。稳定的介电性能,良好的力学性能和耐环境性能是新型高性能透波材料的研究重点和发展方向。本文以磷酸铝基陶瓷复合材料在导弹天线罩上的应用为基础,主要做了三方面的研究工作:首先研究了了晶须增强磷酸铝透波材料的制备工艺;其次针对硼酸铝晶须增强磷酸铝来制备新型无机透波材料性能上的不足,研究添加SiO2对新型透波材料性能的影响,同时研究了硼酸铝晶须、硼酸镁晶须混杂增强磷酸铝透波材料的性能。探讨了晶须增强磷酸铝透波材料的制备工艺。由于晶须和磷酸铝材料混料后不具有流动性,溶胶凝胶法、注凝成型等湿法成型工艺均不能使原料很好的溶入有机溶剂,因此这类湿法成型工艺不适合晶须增强磷酸铝透波材料。基于天线罩形状比较复杂,从应用的角度,本文选择等静压法制备晶须增强磷酸铝透波材料。研究结果表明:等静压法制备的硼酸铝晶须含量30%透波材料随烧成温度的升高密度、硬度、弯曲强度、都先上升后下降。在烧成温度1050℃时制得的硼酸铝晶须含量30%的透波材料综合性能最好。探讨了添加SiO2制备出的晶须增强磷酸铝透波材料随烧成温度变化对其密度、气孔率、力学性能和介电性能的影响,从而确定出最佳SiO2添加范围。添加SiO2含量3%,5%,10%、15%、20%的晶须增强磷酸铝透波材料密度、硬度、弯曲强度、介电常数和介电损耗随烧成温度的升高都先上升后下降,相同烧成温度时的试样添加3%,5% SiO2时材料的相对密度、弯曲强度、硬度比不添加SiO2时明显增加,而添加10%、15%、20% SiO2的试样,材料的相对密度弯曲强度、硬度比不添加SiO2时明显降低,而添加SiO2对透波材料介电性能影响不大。实验证明:当添加SiO2含量在5%左右,烧成温度在1050℃时,晶须增强磷酸铝透波材料弯曲强度和硬度增强最明显,且介电性能基本不受影响。本人认为这是因为产生这一现象原因是添加适量SiO2烧成时可以增加液相含量,从而使晶须间结合跟紧密,而添加过量SiO2,烧成时液相含量过高,晶须完全被包裹形成一个整体,晶须增韧机制消失。探讨了硼酸铝晶须和硼酸镁晶须混杂增强磷酸铝。当全部晶须为硼酸镁晶须、硼酸镁晶须含量20%、硼酸铝晶须含量10%以及硼酸镁晶须含量15%、硼酸铝晶须含量15%时,透波材料的耐高温能力明显减弱,特别是烧成温度高于1100℃时材料内出现了大量气孔,有的甚至不能成型。在烧成温度1050℃时硼酸镁晶须含量5%硼酸铝晶须含量25%制得的透波材料综合性能最好。本人认为产生这一现象主要与混杂纤维增强和硼酸镁晶须的界面反应有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 透波材料研究概况
• 1.2.1 氧化铝基陶瓷
• 1.2.2 微晶玻璃
• 1.2.3 氧化硅基复合材料
• 1.2.4 氮化物陶瓷
• 1.2.5 磷酸盐系透波材料
• 1.3 成型工艺的发展状况
• 1.3.1 湿法成型
• 1.3.2 干法成型
• 1.4 选题的意义
• 1.5 研究内容
• 第二章 试验条件及测试方法
• 2.1 试验原料
• 2.2 试验仪器
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 体积密度与显孔隙率
• 2.3.2 对力学性能测试方法
• 2.3.3 介电性能
• 2.3.4 组织形貌观察及成份分析
• 第三章 晶须增强磷酸铝透波材料的成型工艺
• 3.1 成型工艺试验初步探索
• 3.1.1 注射成型工艺探讨
• 3.1.2 溶胶凝胶法探讨
• 3.1.3 等静压法探讨
• 3.2 等静压法制备晶须增强磷酸铝透波材料
• 3.2.1 称量
• 3.2.2 物料的球磨
• 3.2.3 物料干燥
• 3.2.4 造粒
• 3.2.5 闷料
• 3.2.6 冷等静压成型
• 3.2.7 坯体干燥
• 3.2.8 烧成
• 第四章 等静压成型性能分析
• 4.1 等静压成型烧成温度对复合材料气孔率、密度的影响
• 4.1.1 等静压成型烧成温度对透波材料气孔率影响
• 4.1.2 等静压成型烧成温度对复合材料体积密度的影响
• 4.2 等静压成型透波材料烧成温度对复合材料力学性能的影响
• 4.2.1 等静压成型透波材料烧成温度对复合材料弯曲强度的影响
• 4.2.2 等静压成型透波材料对透波材料维氏硬度的影响
• 4.4 组织形貌观察及成份分析
• 4.4.1 成份分析
• 4.4.2 组织形貌观察
• 4.5 等静压成型透波材料的介电性能
• 4.6 本章小结
• 2对材料性能的影响'>第五章 添加SiO₂对材料性能的影响
• 2 对硼酸铝晶须增强磷酸铝透波材料气孔率及体积密度的影响'>5.1 添加 SiO₂对硼酸铝晶须增强磷酸铝透波材料气孔率及体积密度的影响
• 2 对硼酸铝晶须增强磷酸铝透波材料气孔率的影响'>5.1.1 添加SiO₂对硼酸铝晶须增强磷酸铝透波材料气孔率的影响
• 2 对硼酸铝晶须增强磷酸铝透波材料气孔率及体积密度的影响'>5.1.2 添加 SiO₂对硼酸铝晶须增强磷酸铝透波材料气孔率及体积密度的影响
• 2 对晶须增强磷酸铝透波材料力学性能的影响'>5.2 添加SiO₂对晶须增强磷酸铝透波材料力学性能的影响
• 2 对晶须增强磷酸铝透波材料抗弯强度的影响'>5.2.1 添加SiO₂对晶须增强磷酸铝透波材料抗弯强度的影响
• 2 对晶须增强磷酸铝透波材料维氏硬度的影响'>5.2.2 添加SiO₂对晶须增强磷酸铝透波材料维氏硬度的影响
• 5.3 显微结构与物相分析
• 2 对晶须增强磷酸铝透波材料介电性能的影响'>5.4 添加SiO₂对晶须增强磷酸铝透波材料介电性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 添加硼酸镁晶须对材料性能的影响
• 6.1 添加硼酸镁晶须对透波材料气孔率及密度的影响
• 6.1.1 添加硼酸镁晶须对透波材料气孔率的影响
• 6.1.2 添加硼酸镁晶须对透波材料体积密度的影响
• 6.2 添加硼酸镁晶须对透波材料力学性能的影响
• 6.2.1 添加硼酸镁晶须对透波材料弯曲强度的影响
• 6.2.2 添加硼酸镁晶须对透波材料硬度的影响
• 6.3 组织形貌观察及成分分析
• 6.3.1 成分分析
• 6.3.2 组织形貌观察比较
• 6.4 添加硼酸镁晶须对透波材料介电性能的影响
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录