SiC/BN流延叠层装甲陶瓷成型研究

论文摘要

近年来，随着科学技术的高速发展，各国都在提高自己的国防水平，装甲防护不断得到重视。碳化硅（SiC）陶瓷材料具有高强、高硬、密度低、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等一系列优异的性能，是制备装甲的理想材料，但其脆性大，韧性低。在硬质的陶瓷材料中引入高性能软质相，通过将软硬质层叠层复合制备出叠层复合陶瓷材料可以有效提高陶瓷材料的韧性，而流延成型是叠层复合陶瓷材料的主要制备工艺。本文分别采用水基和非水基流延成型工艺制备出微观结构均匀、柔韧性和强度优良、表面光滑平整的SiC流延膜，并研究了两种浆料的流变性能、干燥过程与成膜机理之间的关系，详细分析了SiC/BN流延叠层装甲陶瓷成型技术。通过对两种制备方法中分散剂、粘结剂、增塑剂、pH值、对浆料粘度和流变性能的研究，获得固相含量高、分散均匀稳定、粘度适中流动性好的非水基和水基SiC浆料。研究表明加入分散剂对浆料的分散效果存在最佳用量值，超过最佳用量后多余的分散剂会引起粘度升高；增塑剂的加入可以有效地软化粘结剂分子并降低浆料的粘度，当增塑剂/粘结剂的范围在0.8~1.0之间时，可以获得粘度适中的SiC流延浆料；随着粘结剂含量的增加，流延膜的密度及拉伸强度都是先增后减，随着增塑剂含量的增加，流延膜的密度不断降低但断裂伸长率却不断升高。对水基及非水基流延工艺的干燥过程和烧结制度进行了对比研究，确定了浆料的干燥条件及流延膜的排胶制度，并分析了流延成型的成膜机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及选题的目的意义
• 1.2 叠层陶瓷材料研究进展
• 1.3 陶瓷流延成型工艺
• 1.4 流延膜性能评价方法
• 1.4.1 表面形貌
• 1.4.2 显气孔率
• 1.4.3 拉伸强度与断裂伸长率
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 叠层装甲陶瓷材料设计
• 2.1 叠层装甲陶瓷结构设计
• 2.1.1 强—强界面层结构
• 2.1.2 强—弱界面层结构
• 2.1.3 强—延性界面层结构
• 2.2 叠层装甲陶瓷材料体系选择
• 2.2.1 SiC 体系叠层复合材料
• 3N₄体系叠层复合材料'>2.2.2 Si₃N₄体系叠层复合材料
• 2O₃体系叠层复合材料'>2.2.3 A1₂O₃体系叠层复合材料
• 2.3 实验设计
• 2.3.1 实验仪器
• 2.3.2 分析测试
• 2.4 本章小结
• 第3章 非水基 SiC 流延陶瓷膜的制备
• 3.1 非水基 SiC 流延陶瓷膜的工艺设计
• 3.2 非水基 SiC 流延膜材料的选择
• 3.3 非水基 SiC 流延浆料的制备
• 3.3.1 稳定分散浆料的表征
• 3.3.2 固相含量对浆料性能的影响
• 3.3.3 分散剂对浆料性能的影响
• 3.3.4 粘结剂的含量对 SiC 浆料流变性能的影响
• 3.3.5 增塑剂与粘结剂的比值 R 对 SiC 浆料流变性能的影响
• 3.4 非水基 SiC 流延膜成型
• 3.4.1 流延机设计
• 3.4.2 流延膜厚度的控制
• 3.4.3 流延膜缺陷的控制
• 3.5 非水基 SiC 流延膜性能分析
• 3.5.1 粘结剂对流延膜性能的影响
• 3.5.2 增塑剂对流延膜性能的影响
• 3.5.3 微观分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 水基 SiC 流延陶瓷膜的制备
• 4.1 水基 SiC 流延陶瓷膜的工艺设计
• 4.2 水基 SiC 流延浆料的制备
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 固相含量对水基 SiC 浆料性能的影响
• 4.2.3 分散剂及 pH 值对水基 SiC 浆料性能的影响
• 4.2.4 粘结剂的含量对 SiC 浆料流变性能的影响
• 4.2.5 增塑剂与粘结剂的比值 R 对 SiC 浆料流变性能的影响
• 4.3 水基 SiC 流延膜性能分析
• 4.3.1 气泡对流延膜性能的影响
• 4.3.2 粘结剂对流延膜性能的影响
• 4.3.3 增塑剂对流延膜性能的影响
• 4.3.4 微观分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 SiC/BN 叠层陶瓷基体成型及排胶工艺研究
• 5.1 SiC/BN 单层复合陶瓷基片的制备
• 5.2 SiC/BN 叠层陶瓷排胶工艺研究
• 5.2.1 非水基 SiC/BN 单层基片排胶工艺
• 5.2.2 水基 SiC/BN 单层基片排胶工艺
• 5.3 本章小结
• 第6章 SiC/BN 流延叠层成型机理分析
• 6.1 干燥过程
• 6.2 成膜机理
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢