溶剂对石英/酚醛复合材料RTM成型浸润过程及性能影响

对比研究乙醇、丙酮和四氢呋喃(THF)溶剂对RTM成型石英/酚醛复合材料溶液浸润过程和性能的影响。采用高效液相色谱(HPLC)和X射线电子能谱(XPS)研究酚醛树脂组成及其在石英纤维表面的动态吸附行为。结果表明,溶剂与酚醛树脂分子之间在石英纤维表面形成竞争性吸附,石英纤维表面硅烷偶联剂和不同酚醛树脂溶液组分间发生界面化学反应,从而影响树脂在RTM模具内部不同位置的分布和复合材料的力学性能。随着溶剂形成氢键能力的增强,其影响程度依次为四氢呋喃、丙酮、乙醇。

三维四向石英/酚醛复合材料烧蚀性能的实验研究

介绍了利用最短长度的轴对称拉伐尔喷管 ,在FD— 0 4D电弧加热器上对三维四向石英 /酚醛复合材料进行的驻点烧蚀实验 ,并利用多元线性回归分析的方法 ,拟和出材料的质量烧蚀率与气流总焓和驻点压力的关系式 ,即 mt=aHsbPsc。在一定的范围内 ,利用此关系式 ,可以很方便地计算出这种石英 /酚醛复合材料的质量烧蚀率。

超轻质石英/酚醛复合材料烧蚀行为与多物理场数值模拟

基于超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀防热机制,建立了包含二氧化硅相变的复合材料烧蚀多物理场模型,预测了超轻质石英/酚醛复合材料的表背面温度、热解度、不同层厚度及孔隙压力分布。数值模拟通过计算获得了表面二氧化硅液态层厚度变化规律,模型预测的温度结果与烧蚀实验中测量结果吻合。根据各项传热模式的热流分析结果可见,对防/隔热机制影响最主要的是热辐射、热阻塞和二氧化硅气化。针对超轻质石英/酚醛复合材料的典型服役工况,采用0.5~2.5 MW/m^(2)之间热流密度作为环境输入参数,研究了不同热流密度条件下超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀行为,结果表明:超轻质石英/酚醛复合材料表面烧蚀后退量随热流密度的增加而增加;热流密度小于1.5 MW/m^(2)时表面液态层厚度随热流密度的增加而增加,热流密度大于1.5 MW/m^(2)时表面液态层厚度基本保持不变。该模型为深入研究超轻质石英/酚醛复合材料的烧蚀机制提供一定的指导。

玻璃微珠和ZrB_2改性石英酚醛复合材料的耐烧蚀性能

在石英/酚醛防热复合材料中引入玻璃微珠和ZrB_2颗粒,旨在提高其耐冲刷、烧蚀性能。采用氧乙炔烧蚀试验测试所得石英/酚醛复合材料的耐烧蚀性能,对比分析了玻璃微珠和ZrB_2颗粒对低密度和全密度石英/酚醛材料烧蚀机理和烧蚀性能的影响。结果表明,在低密度石英酚醛复合材料中掺入适量的ZrB_2颗粒能使复合材料在烧蚀表面形成熔覆层,该熔覆层能有效保护碳化层及基体材料,降低线烧蚀率和质量烧蚀率。而表面熔覆层的形成与ZrO_2在硅系熔融物中产生的"钉锚效应"相关,同时也与B_2O_3降低硅系熔融物的表面能有关。在全密度石英酚醛复合材料中引入ZrB_2颗粒,可使其在烧蚀过程中形成多孔的ZrO_2层,有效地将碳化层和烧蚀环境隔离。然而,ZrO_2层没有熔融铺展,与碳化层结合力较弱,在烧蚀过程中容易剥落。