碳纤维/莫来石复合材料的制备及吸波性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aman25826882
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高温吸波材料的使用是解决目前武器装备高温部件雷达隐身问题的重要技术途径。莫来石陶瓷具有优异的高温力学及介电性能,在高温电磁波吸收材料领域有着重要的应用价值。但是莫来石陶瓷本身介电性能偏向透波性,因此需要添加吸波剂改善它的介电性能。本文采用固相反应和热压烧结的工艺制备了以莫来石陶瓷材料为基体,短切碳纤维作为吸波剂的碳纤维增强莫来石复合材料,研究了短切碳纤维的加入对碳纤维增强莫来石(CF/Mu)复合材料介电和吸波性能的影响。采用XRD、SEM、EDS表征材料的物相和微观形貌,通过矢量网络分析仪测试样品在X波段内的复介电常数,运用CST软件模拟电磁波吸收过程,分析了复合材料的吸波性能。首先,原位反应烧结制备出碳纤维含量为0%、0.8%、1%、1.5%的CF/Mu复合材料(IMC)。结果表明,未添加碳纤维的莫来石介电常数实部在6.8上下,虚部为0~0.3,表现出明显的透波性。随着碳纤维含量的增加,材料介电性能增加,纤维含量1.5%时,介电常数实部达到12.4,虚部1.2。样品厚度2.5mm时,0.8%含量碳纤维的复合材料具有最好的吸波性能,在10.08GHz,反射损耗值为-10.33d B,反射损耗优于-5d B的带宽达到1.96GHz,占X波段的49%,但是仍未达到理想的吸波效果。其次,采用固相反应法加热压烧结制备出了碳纤维含量为0.5%、1%、1.5%的CF/Mu复合材料(SMC)。结果表明,SMC比IMC具有更高的介电常数,实部在40~190之间,虚部在15~60之间,材料内部碳纤维形成导电网络,引起电磁波强烈反射,导致该材料有高损耗能力却无法对电磁波进行吸收。这是因为IMC中莫来石的反应和烧结同时进行,对碳纤维基体造成损害,影响纤维的介电性能。1200℃氧化处理2小时后的SMC介电常数有所降低,改善了一定的阻抗匹配,提高了材料的吸波性能。为综合原位反应烧结CF/Mu复合材料优良的阻抗匹配性能和固相反应加热压烧结CF/Mu复合材料较好的电磁波损耗能力。根据CST仿真结果设计了以原位反应烧结CF/Mu复合材料为两边介质层,中间损耗层为原位反应烧结CF/Mu复合材料的夹层结构吸波体。结果表明,两边层为1mm的IMC-0.8,中间层为0.14mm的SMC-0.5的多层CF/Mu复合材料表现出了最优异的吸波性能,在10.12GHz时最低反射损耗值为-40.5d B,吸波带宽达2.5GHz,占整个X波段的62.5%。经过1200℃大气环境下氧化处理2h后,多层CF/Mu复合材料的吸波能力没有下降。
其他文献
随着海洋工业的不断进步,远洋运输逐渐朝着绿色、高效和低成本的方向发展,这就对船体材料的轻量化和耐腐蚀性提出了更高的要求。5083铝合金由于具有较高的比强度、良好的低温韧性和优异的耐腐蚀性而成为现代船舶最理想的结构材料。船舶工业中,不同铝合金构件之间的连接离不开焊接技术。其中MIG和TIG焊接具有工艺简单、经济性好、可重复性高、接头稳定性好等优点,在造船业中被广泛应用。因此,研究5083铝合金TIG
学位
摩擦与磨损,是影响机器设备的工作效率和使用寿命的主要因素,摩擦副耐磨、减摩与摩阻材料的合理设计,是高端装备运行安全的有利保障。原位自生TiB2颗粒增强铝基复合材料因其高的比刚度、耐磨性和可加工性等优点,在航空航天、汽车制造等领域已得到应用。Al-Bi二元合金属于难混溶合金,具有自润滑特性,可以用来制造减摩材料,具有重要的工业应用价值。若以Al-Bi合金为基体,通过重熔稀释法向其中引入原位自生TiB
学位
能源问题一直都是全球各国关注的热点问题。伴随着全球变暖所引发的一系列自然灾害,我国在2020年在联合国大会提出了“双碳”目标,即力争在2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。在这种政策背景下,电动车行业实现快速发展,这也使人们对高能量密度和长循环寿命的锂离子电池(LIBs)需求日益增长。目前,商用锂离子电池负极材料普遍为石墨,其理论比容量(372 m Ah g-1)较低,所以燃眉之急是开发下一
学位
在覆膜宝珠砂多孔结构的激光3D打印过程中,受激光热效应和材料烧结特性的影响,常伴随次级烧结等现象,导致多孔结构成形精度的损失,甚至对孔隙产生根本性破坏。本文针对覆膜宝珠砂多孔结构成形精度进行了相关研究,主要研究内容与结论如下:(1)针对基于常用几何单元体、三周期极小曲面和晶格点阵等的三类多孔结构,分别使用不同商业化软件对其三维几何模型的建模方法进行了研究,并创建了多种类型的夹层板多孔结构。(2)使
学位
目的 探讨多媒体教育联合临床路径情绪引导对消化内镜检查患者应激反应、配合度及检查结局的影响。方法 选取我院2020年2月至2022年2月接受消化内镜检查的230例患者为研究对象,按照1∶1的模式将其分为对照组(常规护理)和研究组(常规护理+多媒体教育联合临床路径情绪引导),各115例。比较两组的心理应激评分、生理应激指标、检查配合度及检查结局。结果 检查后,两组的状态焦虑量表(S-AI)、恐惧视觉
期刊
Hastelloy C-276镍基高温合金是一种在核电、化工领域中广泛应用的金属材料。该合金部件通常采用热加工成型的方式获得。然而,热加工过程中材料的塑性变形往往是非均匀的,其内部微观组织的演变过程也较为复杂,再加上该合金的热加工工艺范围相对较窄,因此很难控制最终制备的部件成品的质量。针对热加工的非均匀变形特征,本文设计了不同于传统恒定条件的变工况热压缩实验,结合实验和模拟,采用元胞自动机模型模拟
学位
目前,我国能源结构仍以火力发电为主,火力发电避免不了对化石能源的消耗。然而化石能源的消耗往往会带来环境污染问题,并且热效率也较低下。超超临界(USC)发电技术以其高热效率、低污染的优势在国内外得到了广泛的应用。为了进一步提高机组的热效率,蒸汽温度和压力需不断提高,这种更加恶劣的服役环境对机组所用材料提出了更苛刻的要求。HR3C钢作为商用奥氏体型耐热钢中的一种,因具有较高的蠕变强度、优异的抗氧化性能
学位
原位自生颗粒增强铝基复合材料因其具有高比强度、高弹性模量、低热膨胀系数、耐高温、耐磨损等优点,在汽车、航空及航天等领域有广阔的应用前景。在众多陶瓷增强体中,原位自生TiB2颗粒由于热稳定性优异、硬度高(86 HRA)、熔点高(2980℃),高温下不与铝熔体发生反应,能够与铝基体之间产生良好、洁净的复合界面等原因而受到研究人员的广泛关注。众所周知,材料组织决定性能,尽管有关原位自生TiB2颗粒增强铝
学位
近来年,随着电动汽车和新能源配套的大型储能设备的快速发展,对电化学储能的技术的发展提出了更高的要求,现有的锂离子电池技术难以满足多元化的要求。发展高比容量、高功率密度、高循环稳定性、高安全性的锂/钠离子电池的电极材料是未来发展方向。TiO2具有良好的结构稳定性,晶格间距较大可以满足锂/钠离子快速嵌入/脱嵌,而且具有原料来源广泛、价格低廉、制备过程绿色环保等特征,有可能成为商业化锂/钠离子电池的负极
学位
GH4099合金是一种典型的γ′相(γ’-Ni3(Al,Ti))析出强化高温合金。由于该合金的综合力学性能较为优异,被广泛应用于航空发动机的燃烧室、加强筋等相关的航空航天领域零部件。近年来,GH4099合金的增材制造越来越受到关注。增材制造过程能够实现复杂结构GH4099合金零部件的近净成形,能够为GH4099合金应用与发展提供一个新的发展方向。但是,在GH4099合金增材制造过程中,仍然存在一定
学位