为获得性能优异的耐高温结构吸波材料,以纳米SiO_2颗粒为填料,采用有机先驱体浸渍裂解法(precursor infiltration and pyrolysis,PIP)制备SiC_f/SiC复合材料,研究填料对复合材料力学性能和高温介电性能的影响。结果表明:随着SiO_2含量从3%(质量分数,下同)增加至15%,SiC_f/SiC复合材料的弯曲强度先增加后减小,最高可达275 MPa;低介电常数SiO_2填料的引入使得复合材料的复介电常数逐渐减小,室温吸波性能得到有效改善,15%SiO_2含量的复合材料厚度为3.2~4.0 mm时,室温反射率在整个X波段均达到–8 d B以下;复合材料的复介电常数随着温度的升高逐渐增大,而SiO_2能显著降低高温复介电常数及其增幅,700℃时15%SiO_2含量复合材料在2.7~3.0 mm厚度范围具有优异的吸波性能。
采用XPS、XRD、Raman光谱等方法分析了两种典型SiC纤维的微观结构,研究了微观结构对纤维电导性能的影响,并揭示了其高温介电性能和吸波性能的演变规律,对高温结构吸波复合材料的研究具有重要意义。研究表明:KD-I SiC纤维表面富碳,而SLF SiC纤维以Si-C-O结构为主,前者具有较高的电导率和复介电常数,从而导致KD-I纤维与空气阻抗匹配差,而SLF纤维的损耗较小,因此两者在X波段的室温反射率仅为-3.2 d B和-0.3 d B。KD-I纤维的复介电常数随着温度的升高显著增大,SLF纤维的实部增幅较大而虚部略小,两者在700℃时的复介电常数分别达到20.9-j25.0和5.0-j0.37,高温条件下由于阻抗匹配均变差,吸波性能无明显改善。
分析了低温预氧化过程对聚碳硅烷(PCS)先驱体结构的影响,研究了不同预氧化温度和时间下SiCf/SiC复合材料室温和高温介电性能的演变规律。结果表明:经预氧化处理后基体中的氧含量增加,生成具有低介电常数的Si CxOy相,且其含量随着预氧化温度的升高或时间的延长逐渐增加,SiC微晶和自由碳的含量均减少,因此SiCf/SiC复合材料的复介电常数明显降低,同时高温复介电常数的升高幅度显著减小。经260℃-6 h预氧化处理后,700℃时复合材料在整个X波段的反射率均达到-8 d B以下,高温吸波性能得到有效改善。
