【摘 要】
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碳化硼复合材料作为保障环境和人类生命财产安全的安全屏障是核领域内的研究热点之一。传统金属、混凝土和陶瓷复合材料密度高、质量大,难以满足对轻型化小型化的应用需求,且屏蔽副产物积累易引起材料失效。高含硼聚合物复合材料密度小耐腐蚀,但力学强度不足。加入纤维可通过改变材料断裂机理增强其力学强度,同时提升材料的导热性能,以满足材料在不同领域的使用。而多层结构的屏蔽材料利用层间反射、折射加速辐射能量衰减,具有
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碳化硼复合材料作为保障环境和人类生命财产安全的安全屏障是核领域内的研究热点之一。传统金属、混凝土和陶瓷复合材料密度高、质量大,难以满足对轻型化小型化的应用需求,且屏蔽副产物积累易引起材料失效。高含硼聚合物复合材料密度小耐腐蚀,但力学强度不足。加入纤维可通过改变材料断裂机理增强其力学强度,同时提升材料的导热性能,以满足材料在不同领域的使用。而多层结构的屏蔽材料利用层间反射、折射加速辐射能量衰减,具有更好的屏蔽效果。本论文针对聚合物屏蔽材料力学强度较差的问题,制备纤维增强碳化硼环氧树脂基复合材料,针对碳化硼陶瓷易碎裂失效的问题制备纤维增强碳化硼泡沫陶瓷材料,并将环氧树脂与其复合制备环氧树脂填充的碳化硼泡沫陶瓷材料,对其力学强度、导热性能、比表面积等进行研究。主要内容如下:（1）以环氧树脂、碳化硼粉体、碳化硅纳米纤维、碳纤维、碳纳米管和金属粉末为主要原料,制备不同组成、配比的复合材料。测试结果表明,材料力学强度随纤维含量增加先提升后降低。材料导热系数随碳纳米管、碳化硅纳米纤维含量增加先降低后提升,但随碳纤维含量增加呈降低趋势。三种纤维中碳纳米管对材料的综合增强效果较好。（2）以碳化硼粉体、碳化硅纳米纤维、碳纤维、碳纳米管、金属粉末为主要原料,制备具不同组成、配比的泡沫陶瓷材料。表征结果显示,材料微观结构与力学性能呈明显各向异性。三种纤维中碳化硅纳米纤维对材料导热与力学强度提升效果较好,且随含量增加不断提升,平行和垂直方向上的抗压强度分别可达5.47 MPa和1.65 MPa,导热系数可提升至0.29 W/m*K。（3）将环氧树脂与泡沫陶瓷材料复合,制备环氧树脂填充泡沫陶瓷材料。平行和垂直方向上的抗压强度分别可达85.25 MPa和67.16 MPa,导热系数达0.855 W/m*K,测试结果表明环氧树脂复合进一步增强了材料综合性能,同时保留了泡沫陶瓷材料的各向异性。
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