氧化鋁陶瓷纖維多孔隔熱材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，各國使用高超聲速飛行器對太空以及地球大氣層中臨近空間的探索，已成為航空航天領(lǐng)域的一個重點研究方向。飛行器在飛行時面對著惡劣的氣動力加熱環(huán)境，因此飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)越來越受到重視。作為高超聲速飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)，我們需要一種高效、輕質(zhì)、耐溫、導(dǎo)熱系數(shù)低、膨脹系數(shù)低的材料。
　　本文以Al2O3纖維為基體，SiO2為粘結(jié)劑，利用抽濾法，制備出兩種體系的陶瓷纖維多孔隔熱材料。并對材料的密度、氣孔率、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓

2、強(qiáng)度、回彈特性及微觀組織形貌進(jìn)行了測試與研究。
　　實驗結(jié)果表明，在制備隔熱瓦的過程中，當(dāng)選擇過20目篩網(wǎng)的纖維，加入1g分散劑聚丙烯酰胺水溶液（聚丙烯酰胺水溶液的濃度為0.33％）并以2℃/min加熱到700℃，再以5℃/min加熱到1500℃，之后保溫2h的燒結(jié)制度制備出的樣品具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)與密度和較高的機(jī)械強(qiáng)度。
　　分別使用硅溶膠和SiO2纖維作為高溫粘結(jié)劑，在燒結(jié)時，高溫粘結(jié)劑會產(chǎn)生具有流動性的液相，對Al2O

3、3纖維進(jìn)行包裹和粘結(jié)，冷卻后液相凝固，起到固定纖維骨架的作用。
　　隨著作為高溫粘結(jié)劑加入的硅溶膠濃度由7.5%增加到30%，樣品的密度由0.37g/cm3增大到0.57g/cm3，氣孔率由88.86%降低到77.28%，導(dǎo)熱系數(shù)由0.20W/mK增大到0.27W/mK，抗壓強(qiáng)度由0.56MPa增大到1.54MPa。隨著SiO2纖維與Al2O3纖維的比例由1:4增加到1:1，樣品密度由0.27g/cm3增大到0.30g/cm3，氣

4、孔率由90.60%降低到88.30%，導(dǎo)熱系數(shù)均在0.12W/mK到0.13W/mK之間，變化較小，抗壓強(qiáng)度由0.49MPa降低到0.20MPa。
　　使用硅溶膠為高溫粘結(jié)劑的樣品在做抗壓測試時，樣品會產(chǎn)生明顯的斷裂，壓縮時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線分為四個部分，分別為線性階段、斷裂階段，應(yīng)力回復(fù)階段以及平臺階段，在做壓縮回彈測試時，即使破裂之后，回彈率也很高，為剛性樣品。使用 SiO2纖維為高溫粘結(jié)劑的樣品在做抗壓測試時，不會發(fā)生斷裂，而