异质改性碳化硅聚合物先驱体陶瓷的制备及其性能研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhanxi581018
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着航空航天领域的高速发展及先进结构材料服役环境的愈发苛刻,对于材料的热防护性能也提出了更高要求。先驱体转化法作为一种使材料从聚合物转变为无机陶瓷的独特工艺,不仅制备流程简单,其对于陶瓷组分的可控性,也使之能够更有针对性地提高陶瓷性能,进而更加适应于复杂的使用环境。因此,先驱体转化法无论是在纤维、薄膜、块体陶瓷亦或是多孔结构等方向均有着广泛应用。然而,由于先驱体在裂解过程中大量气泡的产生和热应力的存在,易造成制品较大收缩甚至出现变形和开裂等现象,严重影响其使用性能。借鉴纤维及薄膜先驱体异质改性的成功制备,A106能提高陶瓷先驱体的交联程度,TiB2可位于晶界处起钉扎作用从而提高陶瓷先驱体耐高温性能。同时,先驱体转化法作为一种制备多孔陶瓷的有效方法,可获得轻质高强、低膨胀系数、耐高温、抗氧化和抗热震性等优异特性的多孔先驱体陶瓷。然而,随着航空航天领域对于热防护系统的迫切需求,多孔先驱体陶瓷已向着更低密度、更高孔隙率并能保持良好力学性能以及耐高温特性的方向发展。因此,针对以上问题,本文在课题组自主研发的聚碳硅烷-乙烯基三乙氧基硅烷-氧化石墨烯(PCS-VTES-GO,PVG)陶瓷先驱体的基础上,通过乙酰丙酮铝来提高先驱体交联程度,并引入造孔剂和共混体系再裂解技术制备出轻质高强的SiC多孔先驱体陶瓷。其次,通过引入钛硼进行掺杂,获得了具备优异力学性能和热稳定性能的SiC(Ti,B)先驱体陶瓷,并进一步采用造孔剂和再裂解技术获得性能更优的含钛硼SiC多孔先驱体陶瓷,为其在航空航天领域热防护系统中的应用奠定一定基础。主要的研究内容和结果如下:(1)将先驱体转化法和造孔剂法相结合,制备出高孔隙率的铝改性SiC多孔先驱体陶瓷。从SiC(Al,rGO)多孔陶瓷单片出发,引出能够提高孔隙率、降低陶瓷收缩率并保证力学强度的共混体系再裂解技术。随后,通过对再裂解技术制备的SiC(Al,rGO)多孔块体陶瓷的表征和分析中发现,存在着向外扩张的SiC(Al,rGO)p填料和向内收缩的PAVG先驱体粉末,两者的协同作用能够在陶瓷内部产生致密骨架,这对于多孔陶瓷的制备有着一定的指导意义。与此同时,由SiOxCy、游离碳(Cfree)、rGO、SiO2和β-SiC构成的SiC(Al,rGO)多孔块体陶瓷有着高的孔隙率(53.06%)、低的线性收缩率(6.63%)、较好的断裂韧性(1.31MPa·m1/2)和小的热导率(0.23W.m-1.K-1),在一定程度具备了多孔陶瓷轻质、良好力学性能和低热导率的特性。(2)采用TiN和B粉作为活性填料,制备出含钛硼陶瓷先驱体PVG(Ti,B)。并以不同裂解温度为变量探究SiC(Ti,B)陶瓷单片的最佳工艺及性能参数,得出裂解于1300℃的SiC(Ti,B)陶瓷单片具有致密平整的表面形貌,β-SiC晶粒均匀分散在SiOxCy中。同时,裂解过程中所产生的TiB2高温稳定相也有利于释放β-SiC晶界处的热应力,起到抑制晶粒长大的作用,从而使陶瓷样品表现出极佳的硬度(23.32GPa)、良好的断裂韧性(6.97MPa·m1/2)以及优异的热稳定性。随后为了探究含钛硼SiC先驱体陶瓷在多孔领域的应用,以造孔剂为变量,初探不同造孔剂含量对于SiC(Ti,B)陶瓷的影响。并引入共混体系再裂解技术,将裂解PVG(Ti,B)先驱体所获得的SiC(Ti,B)p颗粒作为填料,与PVG(Ti,B)先驱体进行球磨共混制样,进一步从微观形貌、组织结构、化学组成及力学性能等方面进行表征分析。值得一提的是,共混体系再裂解技术无需烧结助剂,减少了氧化交联过程,能够更为直接地制备所需形状的陶瓷样品。最终得出基于共混再裂解技术制备的SiC(Ti,B)块体陶瓷拥有高的陶瓷产率(96.83%)、低的线性收缩率(6.25%)、较高的开孔体积分数(26.11%)、优异的力学性能(硬度5.44GPa、断裂韧性4.70MPa·m1/2、弯曲强度41.90MPa和压缩强度126.33MPa)和良好的热稳定性。最后,在保证高孔隙率的情况下,选取30wt%造孔剂,与先驱体转化法和再裂解技术相结合,制备出系列SiC(Ti,B)多孔块体陶瓷,通过表征分析进一步验证了再裂解技术对于异质改性后所具备优异性能的SiC先驱体陶瓷在多孔材料领域应用的可行性。
其他文献
铝基合金复合粉体水解制氢具有速率快、氢气转换率高、反应过程安全、氢气纯度高等优点,可以为氢氧燃料电池、新能源汽车以及野外照明设备等提供优质的氢源。而其水解产物的回收与再利用有利于节约资源和减少环境污染,对促进绿色循环经济的发展有深远的意义。然而,铝基合金水解产物对环境的影响以及回收再利用的研究报道却很少。因此,本研究通过激光粒度仪、EDTA返滴定法和扫描电子显微镜等测试手段,对Al-Bi-X(X:
学位
推行利率市场化是我国深化金融改革的重要举措,经过多年的分步骤实施,我国于2013年取消了人民币贷款利率的限制并建立LPR体系引导市场贷款价格,人民币存款利率的限制随后于2015年取消,标志着我国利率市场化改革已进入尾声,各金融机构拥有了自主决定资金价格的权利。对经营传统存贷款业务的企业集团财务公司而言,利率市场化对财务公司的业务发展和经营能力产生了深刻的影响,一方面,利率市场化将使存贷款利差缩小,
学位
以假身份证缔结婚姻的法律属性属于婚姻登记瑕疵,由于立法的缺失,当前的司法实务解决此类争议纠纷十分混乱,民事救济方式与行政救济方式齐驱并骤,案件审判呈现分庭抗礼的趋势导致对婚姻效力的认定截然不同。面对理论和实践中的诸多疑难问题,人民法院处理此类婚姻登记瑕疵案件应作类型化区分,根据案件具体情形与瑕疵轻重程度适用不同的法律规则。建议除非缺乏法律对结婚行为的实质性要求,否则应参考“有效说”的原则规制存在程
学位
民进党政治文化代表着民进党核心的政治诉求和深层次的行为逻辑,关系到两岸和平发展和祖国统一大业的进程,是破解民进党发展动向的关键.先行研究大多只涉及民进党政治文化的某一组成部分,从整体视角对民进党政治文化进行全面性研究的文献和论述较少,故本文试图从相对宏观的视角研究民进党政治文化的核心构成、发展脉络、基本特征和所产生的结构性影响。本研究围绕民进党政治文化这一核心议题开展论述。首先,分析民进党政治文化
学位
公司的生命周期反映了公司由于可观察和不可观察因素的变化而产生的发展,同时也影响着企业的经营决策、盈利水平和盈利能力的可持续性。公司生命周期理论认为,公司会经历初创、成长、成熟、震荡、衰退等发展阶段,不同的生命周期阶段代表着公司在内部因素(如战略选择、管理能力)和外部因素(如竞争环境、宏观经济)影响下的演变路径。中国资本市场起步较晚,在蓬勃发展的过程中,也不可避免市场泡沫和金融危机的爆发,近20多年
学位
荧光粉对白光LED(wLED)的光学质量调控起着关键作用,但如何发现具有优越性能或崭新结构的新型荧光粉仍然是一个挑战。在本研究中,我们应用单颗粒诊断法筛选和寻找多元体系La-Sr-Si-O-N中的荧光粉,发现了宽带红色或橙色发光的荧光粉La26-xSrxSi41Ox+1N80-x:Eu2+/Ce3+(x=12.72-12.90)。单晶结构解析结果表明,La13.1Sr12.9Si41O13.9N6
学位
荧光粉转换白光发光二极管(pc-wLEDs)凭借其高效节能、环境友好、安全可靠等优点,被广泛应用于通用照明、液晶显示背光源、医疗照明等领域。但是,LED芯片在高电流密度驱动时存在严重的“效率滚降”问题,无法满足人们在高亮度照明与显示领域的需求。相较于LED,激光二极管(LD)不存在“效率滚降”问题,能够承受超过25kW.cm-2的功率密度。基于LD芯片的激光照明是公认的下一代大功率、高亮度固态照明
学位
随着航空航天工业不断发展,对于航空发动机的工作温度也有了更高的要求。目前,航空发动机中广泛使用的Ni基高温合金已经接近其使用温度极限。Co的熔点比Ni的熔点高出近40℃,近年来,在新型Co-Al-W基高温合金中也发现了类似Ni基高温合金中γ/γ’两相的共格强化机制,使得该类合金有望成为新一代的航空发动机高温合金候选材料。然而,新型Co基高温合金还存在高温强度较低、γ’相稳定性较差等问题,限制了其在
学位
图形化蓝宝石衬底(PSS)是目前应用最为广泛的发光二极管(LED)衬底,相比较于蓝宝石平片衬底,PSS能提高LED的光效指标约30%左右,已经接近理论极限水平。在目前PSS的商业生产条件下,进一步提升LED的光效水平,是企业界所关注的焦点。本论文在PSS基础上,制备一种新型的SiO2图形化蓝宝石衬底(SPSS),系统地研究了 SPSS对氮化镓(GaN)生长和LED性能的影响,验证了 SPSS在工业
学位
在信息爆炸的时代,推荐系统成为信息生产者与消费者之间供需匹配的桥梁。信息内容丰富且形式多样,这启迪了推荐系统的设计思路:可以融合多种内容信息,提升推荐质量。混合型推荐系统可以充分利用不同的信息源,发挥不同类型推荐系统的优点。本文研究了基于融合内容信息的混合型推荐系统,主要工作有:(1)改进基于内容的方法。传统的推荐系统利用用户给出的显式反馈单模态评分数据,学习到的表征存在偏差,给出的推荐会缺少多样
学位