多壁碳纳米管对SiC/SiC陶瓷基复合材料吸波性能影响

为解决结构吸波陶瓷基复合材料的电性能通过纤维设计调控有限的问题,以多壁碳纳米管(MWCNT)颗粒为填料,将其均匀分散在液态聚碳硅烷先驱体中,通过先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备碳化硅(SiC)基吸波陶瓷基复合材料,研究纳米填料对基体介电性能及复合材料吸波性能的影响。结果表明,加入3 wt.%MWCNT能有效提高SiC基体的介电常数,使其具有一定的微波损耗能力。通过PIP工艺制备结构吸波陶瓷基复合材料发现,当含MWCNT陶瓷基体处于复合材料表面时,复合材料与自由空间阻抗匹配性降低,导致入射波在表面反射增加。当复合材料中间层基体含有MWCNT时,兼具良好的匹配和衰减特性,实现室温下在8 GHz-18 GHz具有<-6 dB的优异吸波性能。

CVD BN界面层对Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料弯曲性能的影响

连续Si_(3)N_(4)纤维以其优异的热稳定性、高温力学性能和介电性能,被认为是耐高温陶瓷基透波复合材料的候选材料之一。采用连续Si_(3)N_(4)纤维为增强体,以BCl_(3)+NH_(3)+H_(2)+Ar反应体系,利用化学气相沉积工艺在Si_(3)N_(4)纤维表面制备了BN界面层,并以聚硅硼氮烷为陶瓷先驱体,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料。研究了CVD BN界面层的合成及其对Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料弯曲性能的影响。结果表明:在Si_(3)N_(4)纤维表面获得了均匀致密的BN界面层,该界面层有效改善了复合材料中纤维/基体的界面结合力,复合材料显示出典型的韧性断裂特征。当界面层的厚度为200 nm时,Si_(3)N_(4)/SiBN的弯曲强度和断裂韧性分别为182.3 MPa和17.3 MPa·m^(1/2),比无涂层的复合材料分别提高了59.6%和94.4%。

2D Si_(3)N_(4f)/SiBN热透波复合材料的高温性能研究

连续氮化物纤维增强氮化物复合材料在高温下具备优异的力学性能和介电性能稳定性,有希望应用于高超声速飞行器所需的热透波材料。以连续Si_(3)N_(4f)纤维为增强体,化学气相沉积BN为界面层,聚硅硼氮烷(PBSZ)为先驱体,采用先驱体浸渍裂解工艺制备了Si_(3)N_(4f)/SiBN复合材料。研究了复合材料在高温环境中的力学性能与介电性能,结果表明:在900℃以上,氨气气氛裂解时,PBSZ先驱体中的C元素可以被有效去除,其陶瓷产率约为53 wt.%~56 wt.%,其裂解产物中C含量低于0.3 wt.%,Si含量为38.11 wt.%,B元素为7.35 wt.%。Si_(3)N_(4f)/Si BN复合材料的室温弯曲强度为182.3 MPa,1400℃的弯曲强度保留率为44.7%。高温下,纤维的相变是导致复合材料失效的主要原因。介电常数和介电损耗在室温下分别为4.26和4.0×10^(-3),在1200℃时分别为4.89和8.9×10^(-3)。

莫来石-SiBCN涂层的制备及其吸波性能研究

为提升单一组分聚合物转化SiBCN陶瓷材料的吸波性能,本文设计了莫来石为吸波基体、SiBCN为吸波剂的复合粉体体系。采用球磨法将二者均匀分散在水溶性树脂胶中,采用浆料刷涂法在环氧树脂平板表面制备了不同莫来石含量的莫来石-SiBCN吸波涂层。采用弓形法测试涂层的反射率,研究分析了莫来石含量对涂层吸波性能的影响。结果表明,随着莫来石添加量的增加,涂层吸波性能先提升后减弱,莫来石含量为70wt.%时,具有相对最佳的吸波性能,反射率优于-4dB的频率范围可达3.5GHz,其主要原因为是:当莫来石含量低于70wt.%时,涂层与自由空间阻抗匹配性能较差,涂层表面的入射波大部分被反射掉,无法实现有效吸收,而当莫来石含量高于70wt.%时,涂层中吸波剂含量过低导致涂层的微波损耗性能不足。

基体改性对SiC/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响

采用先驱体浸渍-裂解工艺结合三种基体改性方式制备了SiC/SiC复合材料,通过形貌分析和力学性能测试,分析了基体改性对Si C/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响。研究表明,经1200℃静态空气氧化100h后,三种基体改性的复合材料弯曲强度几乎没有下降,氧化200h后,弯曲强度保留率均可达到80%;氧化300h后,复合材料内部结构没有氧化现象,表面区域界面层的氧化程度降低。改性基体中的B元素氧化生成液相封填SiC涂层表面,延缓了SiC涂层的氧化进程,并阻止氧化介质进入复合材料内部,保护纤维和界面层,从而使SiC/SiC复合材料的长时静态高温抗氧化性能明显提高。