Si粉对SiO凝胶/铝硅纤维复合材料性能的影响

张 晶，田 庚，刘家臣

(天津大学 材料科学与工程学院，天津 300354)



Si粉对SiO凝胶/铝硅纤维复合材料性能的影响

张 晶，田 庚，刘家臣

(天津大学 材料科学与工程学院，天津 300354)

采用浸渍法制备SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料。研究Si粉质量分数为0%，0.2%，0.4%，0.6%和0.8%时，SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料的微观形貌、体积密度、回弹率和物相组成。结果表明：Si粉质量分数低于0.6%时，其氧化产生的体积膨胀填补了纤维与凝胶间的裂纹，体积密度由0.468g/cm3增大到0.723g/cm3，回弹率由43.1%升高为59.6%，并且Si粉高温下的结晶化抑制了纤维析晶和促进了辉石的生成，这是材料的力学性能提高及高温损坏程度降低的重要原因；Si粉质量分数为0.8%时，高温下的Si粉产生了过分的体积膨胀，导致复合材料内部出现较大裂纹，压缩回弹率降低为44.5%。

Si粉；SiO2凝胶/铝硅纤维复合材料；高温损坏；力学性能

航天运载器进入大气层后受到高热流的冲蚀[1]，为保证运载器的正常运行，热防护所用密封构件需具备结构简单、性能稳定和高弹性的特点[2,3]。陶瓷及陶瓷基的复合材料虽然具有耐高温、高强度、低密度及抗腐蚀性强等优点，但是韧性低和耐热冲击弱的缺陷限制了其在航空和航天领域的应用[4]。铝硅纤维作为热防护材料在1100℃下可保持一定的强度，最高使用温度为1600℃，具有收缩性和抗脆性[5,6]，此外密度低、蓄热小的特性使其区别于传统耐火隔热材料[7]；SiO2凝胶具有较高的孔隙度，可有效降低复合材料导热系数，使材料具有很好的隔热性[3]。将铝硅纤维作为骨……