SiC（N）／磷酸盐玻璃吸波涂层材料的研究

在P2O5-Fe2O3-MoO3-V2O5玻璃中掺杂SiC（N）纳米吸收剂，采用热压烧结制备了吸渡涂层，并测试了x渡段的介电性能，并计算了其室温反射率。结果表明，在玻璃基体中加入5％（质量分数）的纳米吸收剂后，吸渡涂层介电常数的实部和虚部均有大幅度的增加；介电常数随着频率的升高而有一定的下降，具有比较好的频散效应；由所得介电常数设计的2．2mm厚的吸渡涂层在X波段的反射率基本都小于-10dB，有的达到-12dB。     

热解炭(PyC)/BN复合粉的制备及其吸波性能

以尿素、硼酸和热解炭(PyC)粉为原料, 利用化学转化法, 在1750℃、N₂气氛下反应6 h, 制备了PyC/BN复合粉。采用XRD、XPS、SEM、DTA/TGA对PyC/BN复合粉的物相组成、化学成分、表面形貌及抗氧化性能进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了PyC/BN复合粉在2~18 GHz频段内的吸波性能。结果表明: 生成的h-BN颗粒在PyC粉表面形成包裹层, 其尺寸为几十至几百纳米。相比于PyC粉, PyC/BN复合粉的抗氧化性能明显提高, 在1200℃时其质量仍剩余50%以上, 而PyC粉在940℃时已被氧化完全。同时, 由于波阻抗增大, 电子位移极化、界面极化、多重散射和λ / 4干涉相消作用, 使得PyC/BN复合粉在相同厚度下(d=2 mm), 其反射率峰值达到-27.2 dB, 反射率小于-10 dB的频宽为2.6 GHz; 且随着厚度的增加, 其反射率峰值均小于-10 dB, 并出现多重吸收峰。PyC/BN复合粉可作为理想的轻质、耐高温、强吸收的吸波剂应用于微波领域。     

含SiC阵列改性涂层的新型SiC/Cf复合材料吸波性能研究

以葡萄糖、Si粉、碳纤维为原料, 采用化学镀结合高温烧结两步法制备了具有SiC阵列改性涂层的新型SiC/C_f复合材料。采用不同手段表征SiC/C_f复合材料的相组成、微观结构和吸波特性。结果表明: 碳纤维表面包覆大量结合紧密、垂直表面向外生长的SiC阵列, 且阵列分布均匀, 高度约为1.4 μm。当SiC/C_f复合材料厚度在1~2 mm范围内时, 随厚度增加, 最小反射损耗(RL_min)由高频向低频移动; 当厚度为1.8 mm时, 在8.31 GHz下的RL_min为-40.653 dB, 有效吸收带宽为1.11 GHz(RL < -10 dB); 当厚度为1.5 mm时, 有效吸收带宽可达2.42 GHz, 且厚度为1.3~1.8 mm时, RL_min均小于-20 dB。SiC阵列改性碳纤维新型SiC/C_f复合材料有望成为一种轻质高效的电磁波吸收材料。     

炭纤维及其复合材料的吸波性能和吸波机理

炭纤维和炭纤维复合材料在隐身技术中已经得到了广泛应用。通过分析连续炭纤维、短切炭纤维、螺旋形炭纤维、异形截面炭纤维、掺杂改性炭纤维及其复合材料的微波电磁特性和吸波性能,探讨了以上几种炭纤维的吸波机理,其中螺旋形炭纤维和异形截面炭纤维是最有发展前景的两种吸波炭纤维。     

碳/氧化铝/二氧化硅涂层的介电和吸波性能研究

研究了炭黑或碳纤维填充氧化铝/二氧化硅吸波涂层在X波段范围的介电和吸波性能. 结果表明: 吸波涂层的复介电常数随着炭黑或碳纤维含量的增加而增大. 当吸收剂含量相同时, 填充碳纤维的吸波涂层比填充炭黑的吸波涂层具有更大的复介电常数. 当吸收剂含量大于5wt%时, 吸波涂层的介电常数在低频急剧增加, 且随频率增大而减少, 出现频散效应. 反射率测试结果表明: 吸波涂层的最大吸收峰随涂层厚度的增大向低频移动, 当涂层中炭黑含量为2wt%、厚度为1.8 mm时, 吸波涂层在9.2~12.4 GHz范围内反射率小于-10 dB, 具有较好的吸波效果.     

螺旋形炭纤维的吸波性能

通过气相催化裂解法分别制得了螺径约为4μm、螺距为0.5μm～0.8μm的炭纤维（简称为coils-A）和螺径为20μm左右、螺距为1μm～4μm的炭纤维（简称为coils-B）.以coils-A和coils-B为掺杂体与石蜡制成复合材料在8.2 GHz～124 GHz范围内通过反射传输系统测量其电磁参数,结果表明该等微米级螺旋形炭纤维磁损耗为零,其中coils-B的介电参数的虚部及其损耗正切值tanδε较coils-A的高.分别以coils-A和coils-B为手性掺杂体制得填充有手性材料的夹芯蜂窝板复合材料,研究发现coils-A的吸波效果较好,在10 GHz～15 GHz的范围内对电磁波的反射衰减量大于10 dB,在4.6 GHz～18 GHz 的范围内对电磁波的反射衰减量均大于5 dB,在12.4 GHz时最大的反射衰减量为18 dB,其结果与藉由电磁参数所预测的结果相反.经计算,coils-A的手性参数ξ较大.因此,手性参数ξ对于提高吸波性能的影响大于介电参数ε的影响.     

铁氧体/石墨复合吸波涂层的微波吸收性能

本文将固相法制备的磁损耗型Ba0.9Sm0.1Co2Fe16O27铁氧体与电损耗型石墨相结合,通过测试两者的电磁参数,采用YRcomputor软件模拟计算了双层复合吸波涂层的反射率。结果表明：铁氧体/石墨复合吸波涂层在2～8 GHz频段有较好的吸波性能;其中,下层为含量80 wt%的Ba0.9Sm0.1Co2Fe16O27,厚度1.5 mm,上层为10 wt%的石墨,厚度1.5 mm时,该复合涂层表现出优良的微波吸收特性,反射率损耗RL〈-10 dB时,带宽约为3 GHz（3.5～6.5 GHz）,最大吸收值约为-27 dB。     

炭纤维表面SiC/SiO2抗氧化涂层的溶胶凝胶法制备

采用溶胶凝胶法,并经高温热处理在炭纤维表面制备SiC/SiO2陶瓷涂层。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射、扫描电镜等分析SiC/SiO2涂层的结构与形貌。通过热重分析研究炭纤维涂层前后的抗氧化性能。结果表明,均匀、无裂纹的SiC/SiO2涂层可改善炭纤维的抗氧化性能,而且涂层炭纤维的抗氧化性能随着溶胶浓度和热处理温度的升高而增加。与原始炭纤维相比,具有300nm涂层厚度的炭纤维起始氧化温度提高了200℃。但是当涂层超过一定厚度时,涂层开裂脱落,炭纤维的抗氧化性能降低。SiC/SiO2涂层炭纤维的拉伸强度与原始纤维相比降低了37.7%,在700℃等温氧化90 min,涂层纤维的拉伸强度为1.37GPa,仍保留一定的强度。     

纳米Si/C/N复相粉体-硅溶胶涂层的介电和吸波性能研究

以硅溶胶为粘结剂,氧化铝为主要填料,纳米Si/C/N复相粉体为吸收剂,制备了一系列不同吸收剂含量的耐高温吸波涂层.结果表明,当氧化铝和硅溶胶的质量分数分别为64.7%和32.3%时,涂层具有很好的耐高温性能.随着纳米Si/C/N复相粉体含量的增加,试样的复介电常数显著提高,尤其是复介电常数的虚部;且随着频率的增大,复介电常数的实部有明显的减小趋势,呈频散效应.当纳米Si/C/N复相粉体的含量为2.92%(质量分数,下同),涂层厚度为1.6mm、1.7mm、1.8mm时,最高吸收峰随着厚度的增加向低频移动,反射率均小于-4dB.     

SiC涂层对熔渗SiCf/SiC复合材料高温服役性能的影响

采用化学气相沉积法(CVD)在熔渗制备的SiC_f/SiC复合材料表面沉积了SiC涂层,通过高温氧化试验研究了涂层对复合材料高温服役性能的影响,结果表明：在1 200℃空气环境中氧化100 h后,无涂层试样的室温平均弯曲强度为424 MPa,弯曲强度下降了36.2%;而有涂层试样的室温平均弯曲强度为631 MPa,弯曲强度仅下降6.9%。SEM和XRD表征显示,无涂层试样中SiC纤维的氧化和BN界面层的退化失效是复合材料弯曲性能下降的重要原因,断口纤维拔出较少,呈脆性断裂特征;而有涂层试样表面氧化生成SiO₂氧化膜,其厚度增加过程服从抛物线规律。由于SiC层的封闭保护作用,复合材料试样受到的氧化作用较小,弯曲性能更好,断口纤维拔出明显。     

碳化硅颗粒填充的碳纳米管/环氧树脂复合材料的吸波性能

以碳纳米管、碳化硅颗粒为原料制备环氧树脂复合吸波材料,并对其吸波性能进行测试,研究了碳纳米管、碳化硅颗粒含量与复合材料吸波性能的关系.结果表明碳纳米管、碳化硅颗粒的含量对复合材料的吸波性能有较大影响.随碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的吸波性能先提高后降低,碳纳米管含量存在最佳值(12%,质量分数).将碳...     

两种连续SiC纤维的高温介电及吸波性能对比

采用XPS、XRD、Raman光谱等方法分析了两种典型SiC纤维的微观结构, 研究了微观结构对纤维电导性能的影响, 并揭示了其高温介电性能和吸波性能的演变规律, 对高温结构吸波复合材料的研究具有重要意义。研究表明: KD-I SiC纤维表面富碳, 而SLF SiC纤维以Si-C-O结构为主, 前者具有较高的电导率和复介电常数, 从而导致KD-I纤维与空气阻抗匹配差, 而SLF纤维的损耗较小, 因此两者在X波段的室温反射率仅为-3.2 dB和-0.3 dB。KD-I纤维的复介电常数随着温度的升高显著增大, SLF纤维的实部增幅较大而虚部略小, 两者在700℃时的复介电常数分别达到20.9-j25.0和5.0-j0.37, 高温条件下由于阻抗匹配均变差, 吸波性能无明显改善。     

Al2O3填料对SiCf/BN/SiC复合材料弯曲强度和高温吸波性能的影响

用有机先驱体浸渍裂解(PIP)法制备SiC_f/BN/SiC复合材料,研究了微米Al₂O₃粉体对其弯曲强度、高温介电和高温吸波性能的影响。结果表明,随着Al₂O₃的含量从5%提高到20%,SiC_f/BN/SiC的弯曲强度呈现出先升高后降低的趋势,最大值达到295 MPa;随着温度的升高复合材料复介电常数的实部和虚部均逐渐增大,加入Al₂O₃填料能降低高温复介电常数及其随温度增大的幅度。无填料复合材料的室温和高温吸波性能均较差,而添加20% Al₂O₃的复合材料在8.2~12.4 GHz频段的室温反射损耗均低于-8 dB,且适用厚度为3.0~3.5 mm,700℃时厚度为3.0 mm的反射损耗为-5~-8 dB,在实际工程应用中具有较强的可设计性。     

BN/SiC复合界面层对SiC纤维和PIP-Mini复合材料力学性能的影响

采用化学气相渗透(CVI)工艺,在SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC复合界面层,对沉积界面层前后纤维的力学性能进行了评价。采用聚合物浸渍裂解(PIP)工艺进行致密化,制得以原纤维、BN界面层和BN/SiC界面层纤维增强的三种Mini-SiCf/SiC复合材料,研究其微观结构和拉伸性能。结果表明:采用CVI工艺制得的界面层厚度均匀、结构致密,其中BN界面层中存在六方相,晶体尺寸为1.76 nm; SiC界面层结晶性较好,晶粒尺寸为18.73 nm;沉积界面层后SiC纤维的弹性模量基本保持不变,拉伸强度降低。与SiCf/SiC相比, PIP工艺制备的SiCf/BN/SiC和SiCf/(BN/SiC)/SiC-Mini复合材料所能承受的最大拉伸载荷和断裂应变明显提升, BN界面层起主要作用。由断面形貌分析可以看出, SiCf/BN/SiC和SiCf/(BN/SiC)/SiC复合材料的纤维拔出明显,说明在断裂时消耗的能量增加,可承受的最大载荷增大。     

Oxidation Protective Multilayer CVD SiC Coatings Modified by a Graphitic B-C Interlayer for 3D C/SiC Composite

A layered graphitic CVD B-C coating was introduced between two CVD SiC coating layers. Microstructure and chemical characterization of the CVD B-C and the hybrid SiC/B-C/SiC multilayer coating was performed using SEM, EDS, XPS and XRD. Oxidation protection ability of the coating for the C/SiC composite was studied using a thermogravimetric analyzer (TGA) in the isothermal mode and by measuring residual flexural strength. The layered graphitic CVD B-C coating middle layer reduced the maximum crack width in the CVD SiC coating. The hybrid SiC/B-C/SiC multilayer coating provided a better oxidation protection for C/SiC composite than a three layer CVD SiC coating due to coating crack control and sealing effects at temperatures up to 1,300°C for 900 min.     

十字形碳化硅纤维的制备与微波电磁特性(英文)

通过先驱体法制备出十字形SiC纤维, 纤维外接圆直径为34μm左右, 纤维叶片长度为12μm左右, 宽度为8μm左右。使用同轴环方法测试了十字形SiC纤维的复介电常数和复磁导率, 测试表明纤维是介电损耗材料, 纤维的介电常数实部（ε′）、虚部（ε″）和介电损耗角正切值（tanδ=ε″/ε′）分别为2. 77~7. 93、1. 38~6. 41和0. 49~0. 81, 磁导率实部（μ′）和虚部（μ″）分别为0. 96~1. 12和-0. 05~0. 08。在2~18GHz频率范围内, 纤维/石蜡复合材料的反射率衰减大于10dB的频率为9. 12~18GHz, 最大衰减为28. 47dB, 对应频率为12GHz。反射率衰减大于10dB的频宽为8. 88GHz。     

含碳纳米管微波吸收材料的制备及其微波吸收性能研究

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.     

SiC吸收剂电磁参数及吸波性能研究

采用HP-8510B微波矢量网络分析仪测试了超细SiC、SiC晶须和纳米SiC的电磁参数,并对三者的电磁参数进行了比较,结果表明粒径较小的纳米SiC的电磁参数在大部分所测试频段上均高于其余二者.根据电磁波传输线理论计算了3种SiC吸收剂的反射率曲线,发现纳米SiC的吸波性能明显优于超细SiC和SiC晶须.纳米SiC吸收剂的吸收峰随着厚度的增加而增大,谐振频率随着厚度的增加而向低频转移.纳米SiC吸收剂在涂层厚度为5.0mm时,吸收峰值可达-8.45dB,谐振频率为7.12GHz,小于-5dB的频宽为1.8GHz.