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硼酸铝晶须/磷酸铬铝复合透波材料力学与介电性能研究

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 透波材料简介

1.1.2 透波材料的分类

1.1.3 影响透波材料力学与介电性能的因素

1.1.4 透波材料的应用前景

1.2 磷酸铬铝基复合透波材料

1.2.1 磷酸铬铝基体材料

1.2.2 硼酸铝晶须增强体

1.2.3 其它增强体

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.3.3 发展趋势

1.4 课题研究的主要内容

1.4.1 课题研究意义

1.4.2 课题研究内容

2 实验部分

2.1 主要实验原料及实验设备

2.1.1 主要实验原料

2.1.2 主要实验设备

2.2 磷酸铬铝复合材料的制备

2.2.1 磷酸铬铝基体的合成工艺

2.2.2 磷酸铬铝基体材料的制备

2.2.3 硼酸铝晶须/磷酸铬铝复合材料的制备

2.3 硼酸铝晶须表面处理

2.3.1 二氧化硅溶胶的制备

2.3.2 氧化铬溶胶的制备

2.3.3 溶胶对晶须表面的处理

2.4 复合材料的性能表征

2.4.1 pH值的测定

2.4.2 热分析

2.4.3 红外光谱分析

2.4.4 X射线衍射分析

2.4.5 维氏硬度的测定

2.4.6 胶接强度测定

2.4.7 拉伸强度

2,4.8 弯曲强度

2.4.9 介电常数和介电损耗测试

3 结果与讨论

3.1 磷酸铬铝的制备

3.1.1 磷酸铬铝基体的制备

3.1.2 磷酸铬铝基体的固化机理

3.2 磷酸铬铝基体的性能表征结果

3.2.1 基体的物理性能

3.2.2 红外图谱

3.2.3 XRD图

3.2.4 热分析图

3.3 固化剂的研究

3.3.1 固化剂的种类的确定

3.3.2 固化剂的含量的确定

3.4 磷酸铬铝复合材料固化成型工艺的确定

3.4.1 固化温度的确定

3.4.2 固化压力的确定

3.4.3 成型时间的确定

3.5 填料对纤维增强磷酸铬铝复合材料的性能研究

3.5.1 填料种类的确定

3.5.2 氧化铝填料加入量对复合材料力学性能的影响

3.5.3 氧化铝填料对复合材料介电性能的影响

3.6 溶胶处理晶须表面的研究

3.6.1 不同溶胶处理晶须对复合材料力学性能的影响

3.6.2 不同溶胶处理晶须对复合材料介电性能的影响

3.6.3 溶胶处理晶须温度与时间的确定

3.7 复合材料力学性能的研究

3.7.1 晶须含量对经200℃固化处理的复合材料力学性能的影响

3.7.2 晶须含量对经400℃以上高温处理的复合材料力学性能的影响

3.7.3 晶须含量对经400℃以上高温处理的复合材料维氏硬度的影响

3.8 复合材料介电性能的研究

3.8.1 晶须含量对经200℃固化处理的复合材料介电性能的影响

3.8.2 温度对经400℃以上高温处理的复合材料介电性能的影响

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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摘要

透波材料是航天飞行器天线罩上的一种特殊功能材料,一个国家的透波材料研究水平直接影响着国内航天事业的发展,开展低成本高性能透波材料的研究对国家的航天事业有着重大的意义。本文对硼酸铝晶须增强磷酸铬铝复合透波材料制备及高低温介电性能与力学性能进行了一定的研究。
  以磷酸、氢氧化铝、三氧化铬为原料制备了磷酸铬铝基体。通过红外(IR)、X射线衍射(XRD)、热重(TG-DSC)测试分析了基体的固化原理、耐热性能、固化温度,得出了基体具有良好的耐热性能以及基体在180℃之前可完全固化。
  对固化剂种类的选取及加入量进行了研究,得出了以氧化锌作固化剂基体的固化效果最好,其固化剂的加入量为基体的1.2%时,复合材料的弯曲强度最大。制备了纤维增强磷酸铬铝复合透波材料,对纤维增强磷酸铬铝复合材料进行了成型温度、成型时间、成型压力的研究,得出了成型温度、时间、压力分别为180℃、3h、7MPa时复合材料的力学性能最佳。
  讨论了填料的种类与加入量对复合材料的力学、介电性能的影响,其中,以氧化铝作填料效果较好,加入量为35%力学性能最佳。
  制取了氧化硅溶胶、氧化铬(Cr2O3)溶胶,研究了溶胶对硼酸铝晶须表面的处理的温度与时间。得出了氧化硅溶胶、氧化铬溶胶对晶须表面处理的温度分别为400℃以下、1000℃左右,处理时间为3h效果最佳。并研究了处理晶须的溶胶浓度对复合材料力学性能与介电性能的影响。
  最后研究了硼酸铝晶须/磷酸铬铝复合透波材料的力学性能与介电性能,分别讨论了经高(T>400℃)低(T<400℃)温处理后的复合材料力学、介电性能受晶须含量的影响,得出了经高低温处理后随晶须含量的升高复合材料的介电常数与损耗都逐渐降低;晶须含量为6%的复合材料力学性能经200℃处理时最佳,而晶须含量为3%的复合材料在经1100℃处理后时力学性能最好(弯曲强度与维氏硬度分别为185.47MPa和155.8MPa)。

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