Mg-Al-Si-BPF復(fù)合材料可陶瓷化機(jī)理研究.pdf

1、陶瓷化聚合物體系是一個(gè)嶄新的熱防護(hù)材料類型，在高溫有氧環(huán)境下聚合物與陶瓷化粉末發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng)并最終形成致密的多相陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)耐高溫耐燒蝕的目的。本課題以硼酚醛樹(shù)脂(BPF)為聚合物基體，納米MgO、Al2O3和SiO2（MAS）為陶瓷化組份，并添加B2O3和Bi2O3助熔劑，采用模壓成型工藝制備Mg-Al-Si/BPF陶瓷化復(fù)合材料。
　　MAS成瓷劑能夠顯著提高BPF的熱穩(wěn)定性。添加40Wt％的MAS，MAS/BPF

2、復(fù)合材料在不同溫度熱處理2h后殘余物仍能維持一定的形貌，縱向和橫向尺寸變化率分別小于17.3%、8.33%，質(zhì)量損失率低于44.9%，表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。隨著熱處理溫度升高，MAS/BPF復(fù)合材料殘余物的彎曲強(qiáng)度先降低后升高，在1200℃裂解后殘余物彎曲強(qiáng)度高達(dá)10.2MPa。在1200℃熱處理不同時(shí)間，MAS/BPF復(fù)合材料的質(zhì)量損失率、尺寸收縮率變化不明顯，長(zhǎng)時(shí)間耐熱氧化性能優(yōu)異。在高溫有氧環(huán)境中，在BPF裂解活性碳的催化作用，

3、MAS成瓷劑與BPF裂解產(chǎn)物或裂解氣氛發(fā)生共熔反應(yīng)，在MAS/BPF復(fù)合材料表面預(yù)先產(chǎn)生液相；隨熱處理時(shí)間延長(zhǎng)，液相量增加，形成玻璃相和陶瓷相相互貫穿的致密結(jié)構(gòu)，主要為共晶反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)成瓷機(jī)理。
　　為了降低陶瓷化反應(yīng)溫度，提高復(fù)合材料在較低溫度下綜合性能，在MAS/BPF復(fù)合材料中分別加入B2O3和Bi2O3助熔劑制備MAS/助熔劑/BPF低溫陶瓷化復(fù)合材料。在較低溫度下，助熔劑熔融形成液相，在MAS和殘余碳之間起到橋接作用，

4、促進(jìn)MAS成瓷劑與BPF裂解產(chǎn)物、裂解氣氛之間的燒結(jié)反應(yīng)，最終形成致密的陶瓷-玻璃結(jié)構(gòu)，主要為低溫?zé)Y(jié)和共晶反應(yīng)成瓷機(jī)理。分別添加B2O3和Bi2O3后，MAS/助熔劑/BPF在800℃時(shí)彎曲強(qiáng)度為5.45MPa、4.79MPa，在1000℃時(shí)彎曲強(qiáng)度為7.36MPa、9.01MPa。在不同溫度熱處理2h后，MAS/助熔劑/BPF復(fù)合材料質(zhì)量損失低于52.5%，尺寸收縮率小于14.7%，具有良好的高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。當(dāng)MAS的用量為35Wt