论文部分内容阅读
目前,固体火箭发动机喷管扩张段所使用的烧蚀防热材料以高硅氧/酚醛和碳/酚醛为代表的碳化型树脂基烧蚀防热材料为主,但是这类材料存在脆性大,法向强度较低,烧蚀表面抗气流冲刷能力较差,易产生烧蚀表面碳层剥离等缺陷。采用树脂传递模塑成型(Resin Transfer Moulding,RTM)技术配合针刺结构、编织结构预制体成型耐烧蚀复合材料是解决这一问题的途径之一,但是常用于RTM工艺的树脂体系均不能被用作耐烧蚀树脂基体。所以,研究和开发适用于RTM工艺的耐烧蚀树脂体系是解决这一问题的关键。本课题以RTM251树脂、B-80树脂和低粘度树脂为研究对象,采用DSC测试和TG测试研究了三种树脂的固化特性;考察了树脂浇铸体的力学性能、热性能、烧蚀性能及其微观形貌;通过对树脂体系粘温特性、等温粘度特性的研究,了解树脂的化学流变行为,以此为基础创建树脂的化学流变模型,进而准确地预告树脂的RTM工艺窗口。研究表明:RTM251树脂和B-80树脂具有良好的力学性能和耐烧蚀性能,且具有RTM工艺所要求的理想低粘度平台和较长的低粘度保持时间,是适用于RTM工艺的理想耐烧蚀树脂基体。采用RTM工艺制备B-80/针刺和RTM251/针刺复合材料平板试验件,对比研究不同树脂基体对复合材料性能的影响。结果表明:RTM251/针刺复合材料表现出了良好的力学性能、致密性和烧蚀性能等,而B-80/针刺复合材料具有较大的比热容,较小的导热系数和热扩散系数,表现出了良好的热物理性能,满足烧蚀材料大比容、小导热系数的要求。总体而言,RTM251/针刺复合材料的综合性能较为优异,其主要原因在于树脂基体本身的性能,实验证明综合性能良好的树脂基体更有利于提升复合材料的性能。采用RTM工艺制备了RTM251/2.5D编织复合材料平板试验件,将其性能与RTM251/针刺复合材料的性能作对比,研究不同结构预制体对复合材料性能的影响。结果表明:RTM251/2.5D编织复合材料密度高,表现出优异的耐烧蚀性能和抗冲刷性能,其氧-乙炔线烧蚀率和质量烧蚀率仅为0.024mm·s-1和0.0569g·s-1,预制体结构受热流冲刷破坏程度微小,且其在受热条件下尺寸稳定性较好,线膨胀系数很小,接近于零膨胀,表现出了可作为耐烧蚀材料的潜质。以RTM251树脂为基体,2.5D编织结构为预制体制备RTM成型典型防热构件。得到的产品尺寸精度高、内外表面光洁、表观质量优良。采用超声波探伤测得其质量正常的分贝范围为78~84d B,分贝差值仅为6 d B,产品内部材质较为致密均匀。