ZTM陶瓷-纖維編織體微波連接及其彈性行為研究.pdf

1、針對高溫密封材料在現(xiàn)代工業(yè)和航天前沿領(lǐng)域的重要需求，利用ZTM（氧化鋯增韌莫來石）致密陶瓷的氣密與承載作用和鋁硅纖維編織體的壓縮-回彈特性，設(shè)計ZTM陶瓷/鋁硅纖維編織體組合方式，獲得了具有氣密-熱密綜合功能的耐高溫彈性密封組件。在基礎(chǔ)材料制備和特性分析基礎(chǔ)上，選擇微波連接實現(xiàn)了耐溫屬性差異較大材料的可靠連接，進一步研究了連接組件在不同載荷和溫度條件下的壓縮-回彈規(guī)律，并對相關(guān)機理進行了分析。
　　采用粉體壓制、常規(guī)燒結(jié)，制備了Z

2、TM陶瓷基體，該材料具有隨溫度升高強度不降低的特性。選用體積分數(shù)為45％、編織角為45°的鋁硅三維四向纖維編織體呈現(xiàn)壓縮-回彈特性，該材料在980℃即開始析晶，在1000℃以下可以安全使用，超過1100℃，纖維將發(fā)生析晶、變形、收縮、熔融等結(jié)構(gòu)和性能的改變。
　　利用微波選擇性加熱的特點，進行了耐溫屬性差異較大的ZTM陶瓷/纖維體的微波連接研究。通過對微米級粒徑的Al-Si合金粉體微波的升溫特性、氧化特性、物相分析的研究，設(shè)計了A

3、l-Si合金、Al2O3、SiO2和ZrO2作為中間層組分的微波連接相材料，在2kW/60min微波處理條件下實現(xiàn)了ZTM陶瓷/鋁硅纖維編織體的連接。
　　研究表明，Al-Si粉吸波能力強、熔融溫度低，在微波處理條件下，迅速升溫并且發(fā)生熔融，同時自身發(fā)生氧化反應(yīng)，并與其它組分結(jié)合形成莫來石。微波反應(yīng)過程中，中間層材料與ZTM發(fā)生傳熱、粘結(jié)、質(zhì)點擴散，在較高溫度下實現(xiàn)有效連接；而疏松結(jié)構(gòu)鋁硅纖維體，吸波能力相對較差，在950℃左右，

4、熔融的Al-Si合金與纖維體界面的玻璃質(zhì)纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)了纖維體與中間層的低溫連接。
　　研究了不同溫度、載荷條件下組件的壓縮回彈規(guī)律。結(jié)果表明：在0.1MPa壓力下，組件在室溫至600℃表現(xiàn)為彈性性能，可實現(xiàn)100%回彈；隨壓力增大，組件的高溫回彈能力逐漸降低。在1MPa載荷、400℃以下組件仍可實現(xiàn)完全回彈，而1000℃時組件回彈率僅為30%。材料的壓縮回彈機理表現(xiàn)為彈性回彈、滯彈性回彈和彈塑性回彈。獲得了組件在不同溫度