不同碳黑填料含量2D—SiCf／SiC复合材料介电及雷达吸波性能研究

对先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的含碳黑填料2D-SiCf/SiC复合材料介电以及雷达吸波性能进行研究.研究表明,由于KD-Ⅰ型SiC纤维表面具有连续碳涂层,不能直接用于吸波材料,需通过空气热处理手段将其除去.对纤维表面去碳后制成的不同碳黑填料含量2D-SiCf/SiC复合材料微波介电常数进行测试,结果表明,随碳黑含量增加,复合材料介电常数明显增大,但由于碳黑的高比表面和先驱体溶液粘度的限制,复合材料中碳黑体积分数最大仅能达到7%～8%,介电常数难以继续增大,介电损耗低于0.3,并且介电常数频散效应不理想.对不同碳黑填料含量复合材料反射率进行计算,结果表明,单层复合材料在某一频段内具有较好的吸波性能,但由于复合材料介电常数频散效应较差,宽频吸波性能不理想,采用不同吸收剂含量复合材料层铺工艺可能可以解决吸波性能带宽问题.     

高致密反应烧结SiC_f/SiC复合材料的微观结构与性能

SiC_f/SiC陶瓷基复合材料是航空发动机热结构部件的关键材料。基于国产KD-II碳化硅纤维,利用反应熔渗工艺制备了高致密的SiC_f/SiC复合材料,研究了其微观结构、常温/高温力学性能、热物理性能和高温长时氧化稳定性。反应熔渗制备的SiC_f/SiC显气孔率仅为1.6%,室温弯曲强度为(521±89)MPa,1200℃高温弯曲强度为(576±22)MPa,呈非脆性断裂特征,具有优异的高温力学稳定性。厚度方向常温热导率高达41.7W/(m·K),1300℃热导率为18.9W/(m·K)。SiC_f/SiC复合材料经1200℃氧化1000h仍保持非脆性断裂特征,弯曲强度为(360±54)MPa,仅下降19%,仍保持非脆性断裂特征。反应烧结制备的SiC_f/SiC复合材料具备优异的耐高温抗氧化性能,有望满足航空发动机热端部件对SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的应用需求。     

三种纳米碳材料吸波涂层设计及性能

对纳米炭黑(UC)、特导纳米炭黑(L6)、碳纳米管(CNT)三种材料在8～18 GHz波段吸波涂层进行了优化设计及吸波性能分析.结果表明,三种材料的复介电常数随着纳米碳材料质量分数的增加,其实部和虚部均以不同的速度增大.利用理论计算的Cole-Cole图,结合实验测得的复介电常数,求解出这三种材料理想的介电常数,材料的质量分数和吸波涂层的匹配厚度.结果表明,CNT的吸波效果最好,当CNT质量分数为20％涂层、厚度为1.6mm时,反射衰减率在11.2～ 15 GHz均优于-10 dB吸收峰最大值,达到29.6 dB.     

红外低辐射层与吸波层参数匹配性研究

研究了红外材料与吸波材料参数匹配。结果表明,随着红外填料含量增加,红外辐射系数逐渐变小;磁导率变化很小,磁导率值也较小;而介电常数相对较大,且随着填料含量增加,介电常数开始急剧增大,后变平缓。填料含量相同时,片状填料颗粒比球状填料颗粒的红外辐射系数低。在填料参数及其含量选择适当情况下,可以兼顾红外及雷达吸收性能。     

氮化物基陶瓷高温透波材料的研究进展

氮化物基陶瓷材料具有高强度、高模量、耐高温、抗热震和透波等优异的综合性能,是高温透波构件的主要候选材料,目前应用报道较少,制备工艺和性能有待进一步完善和提高。本文综述了氮化物陶瓷、氮化物复相陶瓷及氮化物陶瓷基复合材料的研究现状,发现多孔氮化硅陶瓷、BN-Si3N4复相陶瓷和BNw/Si3N4复合材料的综合性能较为优异,可达到介电常数低于5,介电损耗低于0.01,室温弯曲强度高于200 MPa的水平。本文分析了氮化物基陶瓷高温透波材料研究的现存问题,主要是力学性能与介电性能难以协同提高;最后对高温透波材料体系的选择及其制备工艺的未来发展方向进行了展望。     

颗粒尺寸对Fe-Si-Al 电磁与吸波性能的影响

为阐明吸收剂的颗粒尺寸与吸波材料电磁、吸波性能之间的关系,以气雾化球状Fe-Si-Al粉末为原料,通过筛分获得不同颗粒尺寸的Fe-Si-Al合金,以硅橡胶为基体制备了Fe-Si-Al吸波材料。借助振动样品磁强计和矢量网络分析仪分别研究了颗粒尺寸对Fe-Si-Al粉末和吸波材料的比饱和磁化强度、电磁参数和吸波性能的影响。结果表明:随着颗粒尺寸的减小,Fe-Si-Al粉末的比饱和磁化强度增加;吸波材料的复磁导率增加,复介电常数减小;3 mm厚的Fe-Si-Al吸波材料随其颗粒尺寸的减小,匹配频率向低频移动。减小吸收剂的粒径有助于提高其磁性能和吸波材料的低频吸收效果。     

纳米复合镍粉雷达吸波涂层研究

采用机械化学法将纳米SiC包覆在镍粉表面制备复合吸波材料,将该材料喷涂在基体上制备吸波涂层,并研究了SiC在复合材料中的含量变化对涂层吸波性能的影响.研究表明,SiC含量为10%时,纳米复合涂层的吸波性能最佳.与镍粉吸波涂层相比,该纳米复合涂层中频段的吸波性能明显提高,发射率小于-5 dB的带宽由7 GHz增加到10.4 GHz,涂层最高吸收值达到-23.4 dB.     

航空类新型高温雷达吸波材料研究进展

受使用条件及环境因素的制约,航空用雷达吸波材料具有更为严格的使用温度要求.传统高温雷达吸波材料由于存在吸收频段窄、低频吸收性能差、抗氧化性能不佳等缺点,使用受到限制.本文综述了近年来研究较多的新型高温雷达吸波材料的研究现状,包括ZnO及其复合材料、Ti3 SiC2及其复合材料等,总结了现阶段高温雷达吸波材料研究中面临的问题,并对高温雷达吸波材料的发展方向进行了展望.     

PVA浓度对电纺制备ZnO纳米纤维吸波性能的影响

采用静电纺丝法制备ZnO纳米纤维,研究聚乙烯醇(PVA)浓度对ZnO纳米纤维微观形貌、介电性能和吸波性能的影响规律。结果表明:随着PVA浓度从6%增至10%,ZnO纳米纤维直径变细,但珠结增加,粗细不均。当PVA浓度为8%时,ZnO纳米纤维直径较细、粗细均匀、表面光滑、珠结较少,形貌最好。此时,其介电常数达到最高值,实部为15.4~20.8,虚部为3.6~4.7,并在较薄的厚度下具有最优的吸波性能。当70%(质量分数/%,下同)ZnO纳米纤维/石蜡样品的厚度为1.3 mm时,反射率低于–5 dB的吸收带宽达到5.4 GHz(12.6~18 GHz),最小反射率为–16.6 dB。此外,石蜡含量也对样品的介电性能和吸波性能具有重要影响,随着石蜡含量的增加,样品的介电常数降低,当石蜡含量为30%和20%时,样品具有较好的吸波性能。     

Fe-Si-Al合金的制备及其微波电磁性能

以高纯Fe、Si、Al粉为原料,采用机械合金化法制备Fe-Si-Al合金粉末.利用X射线衍射仪、扫描电镜和矢量网络分析仪分别研究了机械合金化产物的相结构、形貌和Fe-Si-Al合金吸波材料在1～18GHz内的电磁性能.结果表明:采用机械合金化方法,球磨时间为80 h时制备得到了块状Fe-Si-Al合金粉末,并且得到的Fe-Si-Al合金粉末比原始铁粉具有较低的介电常数实部和虚部,其磁导率实部和虚部也有所增加.Fe-Si-Al合金吸波材料在低频具有优异的吸波性能,吸波材料厚度为3 mm时,在2～4 GHz频段内具有较低的反射率,在3 GHz处的最小反射率为-16 dB.随着厚度的增加,Fe-Si-Al合金吸波材料的最大吸收峰由高频向低频移动,同时吸收峰的宽度变窄,最小反射率减小,吸波能力增强.     

C/SiC-SiO_(2)复合材料的制备及性能研究北大核心CSCD

采用溶胶凝胶和前驱体浸渍裂解混合工艺,制得了不同SiO_(2)/SiC比例的C/SiC-SiO_(2)复合材料,研究了SiO_(2)添加量对复合材料微观结构、力学性能的影响。结果表明:当添加SiO_(2)的质量分数约25%时,材料的拉伸强度和压缩强度与C/SiC材料性能相当;而当添加SiO_(2)的质量分数超过25%时,材料的强度与模量均随SiO_(2)含量的增加呈降低趋势。此外,SiO_(2)含量约25%的C/SiC-SiO_(2)复合材料的浸渍相成本较C/SiC材料降低约24%左右,这为C/SiC复合材料的快速低成本制备提供了新的技术支撑。     

含超材料的新型蜂窝夹层结构吸波复合材料

研究含超材料的新型蜂窝夹层结构复合材料的宽频吸波性能,分析吸波蜂窝高度和蜂窝介电性能对含超材料新型蜂窝夹层结构吸波复合材料吸波性能的影响规律。结果表明:吸波蜂窝高度增加有利于提升超材料结构单元的吸收效果;超材料吸波结构与吸波蜂窝的匹配效果随着吸波蜂窝介电性能的提升,先提高后降低,当吸波蜂窝介电常数实部介于1.59～1.84、介电常数虚部介于1.31～1.75时,匹配效果最好;引入超材料结构单元后,含超材料新型蜂窝夹层结构复合材料低频1～2 GHz频率范围的平均吸波性能显著提升,同时材料重量得到大幅度降低。     

烧蚀型防隔热/隐身多功能复合材料制备与性能

以轻质化为前提，基于烧蚀防热借助于溶胶-凝胶技术制备出低密度防热/隔热/隐身一体化复合材料（HRC），有效地融合了烧蚀防热、高效隔热和宽频雷达隐身的功能。实验结果表明，多壁碳纳米管（MWNT）吸波剂均匀分散在杂化酚醛气凝胶骨架中，随着添加量的增加，HRC材料平均孔径减小，力学强度得到显著提升，添加5.0wt%MWNT的HRC与未添加相比压缩模量提高1.8倍。同时，MWNT的引入显著增加了HRC的雷达吸波性能，在4 ~ 18 GHz内反射率＜-8 dB。地面风洞考核中，HRC表现出优异的防隔热性能，最高表面温度达到1 700 ℃左右，经过400 s烧蚀后最大背面温升（20 mm）仅为153℃，近零体积烧蚀，烧蚀后仍保持着优异的宽频雷达吸波性能。     

连续SiC纤维增强钛基复合材料研制

钛基复合材料由于在中高温环境下具有很高的比强度、比模量以及良好的抗疲劳和抗蠕变特性,受到研究者的广泛关注。回顾了国内外该材料的发展历程,详细介绍了连续SiC纤维增强钛基复合材料的研制过程,包括SiC纤维制备、涂层制备、复合材料成型及构件制备等工艺过程。概述了研究团队近年来在连续SiC纤维增强钛基复合材料研究领域开展的工作及取得的进展,包括成功研制了高性能连续SiC纤维并实现小批量试制,设计了适用于不同增强基体合金的界面涂层,研究表明研制的C涂层可使复合材料经1100℃处理后界面涂层保存较好;实现了20~50μm性能优异的钛合金、铝合金、高温镍合金先驱丝的沉积;完成了Ф600mm×160mm尺寸的复合材料环形件及Ф50mm×300mm转动轴部件的试制。最后对该材料未来的发展趋势进行了展望。     

不同粒径SiC对氟醚橡胶性能的影响

研究了不同粒径SiC对氟醚硫化胶力学性能,导热性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着SiC粒径的减小,橡胶100%定伸模量增大,拉伸强度提高;填充体积含量为15%的20nm SiC时橡胶的综合力学性能比较优异;大粒径SiC与基体间的界面热阻更小,比小粒径填料更能提高橡胶的导热性能;不同粒径的SiC以一定比例并用也可以提高橡胶的导热系数;SiC晶须能显著提高橡胶的摩擦磨损性能.     

球磨钢珠配比对片状羰基铁粉吸波性能影响的研究

片状羰基铁具有高的饱和磁化强度和一定的平面各向异性,可突破Snoek限制,在微波吸收领域具有很好的应用前景。本文以球状羰基铁粉为原料,机械球磨制备了片状羰基铁,并根据球磨钢珠配比的改变获得形貌和电磁性能各异的片状羰基铁:随着钢球平均直径的减小,羰基铁片状结构逐渐增多,片状尺寸增大,片层厚度变薄,吸波性能提高;当采用4 mm钢球进行球磨时,片状羰基铁具有最佳吸波性能,其复磁导率的实部和虚部在2 GHz时可达到2.8773和0.9493;涂层厚度为2 mm时,反射率损耗在9.1 GHz处达到最大值-35 dB,小于-10 dB频带宽为7.429 GHz。     

新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究

在聚丙烯腈(PAN)聚合液中分别加入Fe,nano-Fe和FeC2O4.2H2O,经热处理后制备了三种新型的电磁损耗型碳基复合吸波材料.通过X射线衍射仪(XRD)对复合材料分别进行物相分析,三种复合材料中,Fe元素主要以Fe3O4的形式存在.根据所测得的介电常数和磁导率比较分析了三种碳基复合材料和纯碳材料的吸波性能,结果表明加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.结果表明,加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料,涂层厚度分别为1.9和2.2mm时,在12.7～ 18GHz频段内,反射损失值都小于- 10dB,有效吸收带宽为5.3GHz.涂层厚度均增至2.5mm,最小反射损失值分别达到- 46和- 29.8dB,有效改善了纯碳基体输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.     

热解碳界面层与国产T300 增韧SiC 复合材料拉伸性能关联性初探

在国产T300碳纤维上沉积不同厚度的热解碳形成界面层,通过前驱体浸渍裂解工艺制备“迷你”Cf/SiC复合材料,考察了T300碳纤维在相同工艺过程中其界面层厚度的最优工艺参数,并研究了热解碳界面层与“迷你”复合材料拉伸性能的关联性.采用SEM与Raman手段对Cf/SiC复合材料进行结构表征.结果表明:该复合材料有明显的裂纹偏转,经高温热处理后界面层状结构更加明显,其复合材料的拉伸强度随热解碳厚度的增加其值有先增加后减小的趋势(PyC的厚度在0～150 nm),当界面层厚度约为60 nm时达到最大值(1 385.7 MPa).     

硅橡胶/双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂耐烧蚀复合材料的制备与烧蚀结构的研究

苯并噁嗪树脂具有优异的成炭和抗高温氧化性能,是新一代的耐烧蚀树脂。以双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂为耐烧蚀树脂,采用1H-NMR、DSC和转矩流变仪研究其成环率和加工性能;以硅橡胶为耐烧蚀基体,采用熔融共混方法制备了硅橡胶苯并噁嗪树脂耐烧蚀复合材料。进行力学和氧乙炔焰烧蚀检测,利用FT-IR、Raman和SEM研究复合材料综合性能和烧蚀结构。结果表明:苯并噁嗪树脂能够明显提高硅橡胶复合材料的耐烧蚀性能,当树脂添加量为20份时,复合材料具有较好的耐烧蚀和力学性能;该复合材料经过氧乙炔焰烧蚀后,烧蚀层形成表面陶瓷层、裂解炭化层和基体层。表面陶瓷层主要由SiO_2,SiC和C组成,裂解炭化层的主要组由C,SiO_2,SiC以及炭化彻底的碳和炭化不完全的有机结构组成。     

采用微扰法测试碳泡沫的电磁参数

利用网络分析仪连接矩形谐振腔组成材料电磁参数微扰法测试系统。由谐振腔微扰理论出发,得到以托管装载小样品测试时复介电常数和复磁导率的计算公式。对碳泡沫进行电磁参数测试。结果表明,随着碳泡沫电导率的增加,其介电常数缓慢增加,电损耗先增加后减小,而磁损耗不断增加。碳泡沫具有介电常数小、电损耗大、随电导率增加而增加的非本征磁损耗,这种独特的电磁损耗特征使得碳泡沫有用作宽频带高温结构吸波材料的可能性。