蜂窝增强低密度硅基烧蚀防热材料性能

高速再入飞行器通常采用烧蚀防热材料作为外表面大面积的热防护材料。本文对两种蜂窝增强低密度硅基烧蚀防热材料的力学性能、热物理性能和烧蚀性能进行了测试,并结合试验结果对烧蚀机理进行了研究分析。结果表明,材料的密度越高、拉伸强度就越高,但拉伸模量相近;两种材料的隔热性能参数都较低。两种材料在不同热流密度条件下的电弧风洞烧蚀后退速率都较低,在部分烧蚀条件下有轻微膨胀。两种材料的烧蚀背温都较低,烧蚀表面形貌良好,能满足设计指标要求,是一种适用范围较广的烧蚀防热材料。     

适用于长时间烧蚀防热的蜂窝增强低密度材料

针对长时间烧蚀防热对防热材料的需求,研制了两种蜂窝增强低密度烧蚀防热材料,采用电弧风
洞加热设备对其防热性能进行了考核,并对其力学及热物理性能进行了研究。结果表明,在两种长时间(1 000
s 左右)热环境的考核下,蜂窝增强低密度材料烧蚀后背面温度均低于200℃,表面碳层均匀、完整,无明显烧蚀
量,显示了优异的隔热性能和良好的抗气流冲刷能力。     

环境温湿度对低密度烧蚀材料施工窗口的影响

为了研究环境温湿度对低密度烧蚀材料施工窗口的影响,将低密度预混料在室内放置不同的时间后,再对其进行后续的灌注、固化、加工等处理,进而讨论基体黏度对烧蚀材料的宏观微观形貌及施工工艺的影响。结果表明:基体黏度随放置时间的增加而增加,且有拐点,拐点后环境温湿度对基体的黏度影响更加显著,温湿度越大,基体黏度增大越快;拐点前后灌注的低密度材料的密度、宏观形貌没有明显差别,但拐点前灌注的材料填料在树脂中分布均匀,树脂充分浸润填料,而拐点后灌注的材料填料分布不均匀,树脂不能充分浸润填料,存在孔隙。说明低密度预混料应在基体黏度拐点前进行灌注,环境温度湿度越大,施工窗口越短,反之亦然。     

酸酐固化剂对硅橡胶低密度烧蚀材料施工期的影响

通过对延长硅橡胶密度烧蚀材料体系施工期的研究，发现酸酐固化剂可以将环氧改性硅橡胶低密度烧蚀材料的施工期延长到24h以上，从而可能实现真空热压罐大面积灌注密度烧蚀材料的成型工艺。通过对固化材料进行红外分析，发现加入酸酐固化剂后并未改变硅橡胶和环氧树脂各自的反应，没有新的反应特征峰出现，说明环氧和硅橡胶之间无反应，只是物理共混，从材料拉伸断面的扫描电镜观察可以证实硅橡胶和环氧树脂以海－岛结构存在。     

低密度双基体烧蚀防热材料

采用硅基针刺毡作为增强体、先后浸渍无机和有机树脂基体的两次复合工艺,可制成密度＜1.20g/cm3的双基体烧蚀防热材料.通过马弗炉烘烤、石英灯静态隔热、电弧风洞加热三种方式考核材料的剩余强度、抗变形能力、隔热性能和抗冲刷能力.结果表明:该材料在有氧条件下,经马弗炉1 100℃、3000s烘烤,剩余基体还有20wt％,材料仍具有一定强度;石英灯加热至l 200℃,总时长1200s的条件下,25 mm厚的试样最终背温＜120℃;电弧风洞考核显示,材料抗冲刷能力强,880 s时,25 mm厚材料背温仅有71℃.     

几种低密度烧蚀材料热膨胀性能的测试及研究

热膨胀性能是评价低密度烧蚀材料的的重要参数，针对低密度烧蚀材料的一些特殊性，对测试装置进行了改造并研制了大试样线胀系数测试装置，对四种低密度烧蚀材料进行了系统的测试并对材料性能做了一些分析研究工具。     

硅橡胶包覆层材料的增强研究

选择双组份缩合型室温硫化硅橡胶作为包覆层的基材，分析了硅橡胶包覆层的增强途径，考查了四种填料对硅橡胶包覆剂力学性能的影响规律，并对白炭黑补强的机理进行了讨论。最后优化研究了固体组份的添加量。     

硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能

为了提高硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能,本文采用在硅橡胶组分中添加阻燃剂的方法,制备出新型阻燃硅橡胶涂覆织物,对其阻燃性能与烧蚀性能进行测试,并与军用硅橡胶涂覆织物进行对比分析。实验结果表明:新型阻燃硅橡胶涂覆织物W-1和W-2的阻燃性能分别优于军用硅橡胶涂覆织物J-1和J-2,氧指数更高,续燃时间更短;两者的烧蚀性能比较接近,阻燃硅橡胶涂覆织物的氧乙炔烧蚀试验的停车时温度略低、最高温升却略高,且烧蚀层、完好层相近。     

低密度烧蚀材料高温气动剪切试验研究

利用超声速平板试验技术,对两种低密度烧蚀材料在高焓、低热流(气流剪切力70 N/m~2,冷壁热流密度200 kW/m~2,气流总焓12 MJ/kg,压力1 kPa,试验时间300 s)条件下进行了高温气动剪切试验.试验中通过试验件的不同安装方式,综合考核了材料的性能及工艺.结果表明:两种低密度烧蚀材料试验过程中无明显剥蚀,表面碳层完整,材料的抗剪切性能较好,两种材料表面烧蚀较为均匀,材料间的粘接缝没有明显的开裂,也没有出现冲刷凹槽,材料的热匹配性能较好;材料与底板之间没有脱落现象,粘接工艺较好.     

低密度烧蚀材料在神舟飞船上的应用

介绍了神舟号系列载人飞船返回舱防热材料的配方设计、成型工艺及性能情况,并与国外相关防热材料进行了对比,包括防热材料的类型、工艺及性能特点等,对返回舱用防热材料的发展进行了总结和展望.     

耐烧蚀、低密度三元乙丙橡胶绝热层的研制

采用过氧化物硫化体系，芳纶纤维和耐烧蚀树脂作为耐烧蚀填料，阻燃剂为无卤的含磷阻燃剂，并通过L9(3^3)正交实验确定了含磷阻燃剂、耐烧蚀树脂、气相二氧化硅的最佳用量分别为25份、15份、15份。确定最佳配方和工艺生产出的三元乙丙橡胶绝热层密度为1．06—1．07g／cm^3，线烧蚀率为0.099mm／s，质量烧蚀率为0．043g／s，满足了某固体火箭发动机燃烧室内壁绝热层的技术要求。     

环氧树脂改性交联剂的制备及其对室温硫化硅橡胶性能的影响

力学性能差是制约室温硫化硅橡胶应用发展的主要因素,而交联剂结构对力学性能有重要影响。为提高室温硫化硅橡胶的力学性能,本文以环氧树脂E-44与氨丙基三烷氧基硅烷为原料通过开环反应合成了一种改性交联剂（E44-APS）,通过红外光谱、核磁氢谱确定了E44-APS的结构,并研究了E44-APS交联剂对室温硫化硅橡胶拉伸性能、固化性能、接触角、表面形貌、热稳定性的影响。结果表明,随E44-APS含量增加,室温硫化硅橡胶的拉伸强度先增加后降低,当E44-APS用量为10% 时,拉伸强度和断裂伸长率最大可达0.47 MPa和306%;固化时间随E44-APS用量增加而增加;5%热失重温度随E44-APS用量增加而降低;接触角随E44-APS用量增加先降低后增加。上述结果表明E44-APS可有效提高室温硫化硅橡胶的力学性能,同时会带来一些负面影响,如固化时间延长和热稳定性下降及疏水性下降等。     

先驱体浓度、工艺温度及惰性填料对先驱体高温连接陶瓷材料性能的影响

对先驱体硅树脂高温(800～1400℃)转化陶瓷接头连接石墨、SiC陶瓷及Cf/SiC复合材料进行了研究,着重对硅树脂固化裂解过程、硅树脂溶液浓度、裂解温度及惰性填料对连接性能的影响进行了探讨.研究表明,硅树脂的交联固化主要是通过消耗Si-OH来完成,先驱体溶液的浓度及裂解温度根据基材的不同而有不同影响,适当加入惰性填料SiC可以提高硅树脂对Cf/SiC复合材料的连接性能.     

MoSi2-YSZ高发射涂层对硅橡胶基防热材料的隔热及抗热振性能影响

制备了MoSi₂-YSZ复合硅橡胶基辐射型热防护涂层,并对其耐烧蚀性能和抗热振性能进行了表征。结果表明：与传统烧蚀型涂层相比,辐射型涂层在0.3～2.5μm波段发射率达到0.93以上,且静态热流测试背板温升降低60%,热振测试背板温升降低30%。辐射型涂层在热振测试中由于辐射散热机制表现出对温度响应的迟滞性,使得背板温度变化率的峰值降低40%。MoSi₂氧化形成的致密氧化层具有良好的保护性和自愈合性,从而提高了涂层的耐烧蚀和抗热振性能。     

低密度铌合金与铌铪合金电子束焊接性能分析北大核心CSCD

低密度铌合金与铌铪合金由于物理性能差异性较大,采用常规电子束方法焊接时,易产生焊接缺陷。为进一步探究低密度铌合金与铌铪合金焊接的可行性,通过数值模拟与工艺试验两种方法对其焊接接头的性能进行了系统研究。首先建立了异种材料有限元模型,对接头的温度场规律进行了分析;然后,采用真空电子束焊接的方法进行试验研究,从宏观形貌、力学性能、微观组织及元素分布等方面分析了接头性能。结果表明:采用电子束偏置铌铪侧焊接的方式,可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的低密度铌合金与铌铪合金接头。