硼酸鋁晶須-磷酸鋁透波材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以磷酸鋁基陶瓷復合材料在導彈天線罩上的應用為基礎，針對硼酸鋁晶須、磷酸鋁優(yōu)良的介電性能及力學性能進行材料設計，研制出能滿足寬頻高馬赫數(shù)導彈使用要求的天線罩候選材料。在理論發(fā)展和實際應用中都有十分重要的意義。 磷酸鹽基復合材料具有耐高溫、高強度、介電性能優(yōu)異、抗氧化以及良好的結構可設計性、熱膨脹系數(shù)小等特點，是耐高溫、低介電損耗的理想材料，可滿足多種特殊要求，廣泛運用于各種火箭、導彈及航天飛機上。硼酸鋁晶須具有高的彈性模量，良

2、好的機械強度，耐熱性，耐化學藥品性，耐酸性，電絕緣性和中子吸收性能，而且其介電常數(shù)較低，十分適合作為透波材料的增強體。因此，選用硼酸鋁晶須增強增韌磷酸鋁基體，提高磷酸鋁的力學性能，以期進一步拓寬磷酸鋁系透波材料在航天航空領域的應用。 利用傳統(tǒng)的無壓燒結技術，選取最佳的晶須含量以及合理的燒結制度，制備出硼酸鋁晶須增強磷酸鋁陶瓷基透波復合材料，并對其力學性能和介電性能進行了測試，初步探討了材料的增強增韌機理。 探討了不同燒結

3、溫度、不同晶須含量對復合材料氣孔率、相對密度、彎曲強度、維氏硬度和斷裂韌性的影響規(guī)律。試驗結果表明:復合材料的相對密度、彎曲強度、維氏硬度和斷裂韌性隨燒結溫度和晶須含量的增加先增大后減小。晶須含量為30wt％的試樣，當燒結溫度為1050℃時，復合材料的相對密度、彎曲強度和斷裂韌性最高，分別為87.16％、215.33MPa和4.85MPa·m1/2；當燒結溫度為1100℃時，復合材料的維氏硬度達到最大，為289.87MPa。復合材料的氣

4、孔率則隨著燒結溫度的升高先減小后增大，隨晶須含量的增加逐漸增大。 探討了不同成型壓力下對晶須含量為40wt％的復合材料力學性能和介電性能的影響規(guī)律，結果表明復合材料的相對密度、維氏硬度、彎曲強度和斷裂韌性仍然隨著燒結溫度的升高呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢；在相同的燒結溫度下，在200MPa下成型的復合材料的力學性能都比在100MPa成型的復合材料有所提高，最佳燒結溫度由1250℃，降低到1200℃。當試樣的成型壓力增大時，試樣的介電

5、常數(shù)也隨之增大。 探討了不同燒結溫度、不同晶須含量對復合材料介電性能的影響規(guī)律。當晶須含量相同時，復合材料的介電常數(shù)隨著相對密度的上升而增大，介電損耗隨著相對密度的上升而減小，復合材料的介電損耗主要是由松馳極化引起的。硼酸鋁晶須-磷酸鋁透波材料的介電常數(shù)和介電損耗分別在2.80～4.45和0.00826～0.03396的范圍內。 根據(jù)現(xiàn)有的晶須增強增韌理論，分析了硼酸鋁晶須增強增韌磷酸鋁基復合材料的機理，本人認為，晶須的