同板多形碳化硅纤维的制备及其性能研究

【摘要】：先驱体转化法制备的异形SiC纤维具有较好的雷达波吸收性能。为了进一步提高异形SiC纤维的吸波性能,本论文以阻抗匹配理论为指导,设计了O-Y和O-C-Y型两种同板多形喷丝板,通过熔融纺丝、不熔化和烧成,制备了O-Y和O-C-Y型同板多形SiC纤维;考察了喷丝板的结构尺寸对同板多形PCS纤维成形的影响;研究了同板多形PCS纤维的成形工艺和不熔化工艺;用网络分析仪对O-Y型SiC纤维的电磁参数进行了测试;并将其与同形状、同质量比的混杂碳化硅纤维的电磁性能进行了比较。 研究发现,O-Y型和O-C-Y型喷丝板中各种孔的单孔流量比在3左右,适当调节工艺条件,可以得到O-Y型和O-C-Y型同板多形PCS纤维。 O-Y型和O-C-Y型PCS纤维中不同截面形状纤维的(当量)直径,随着收丝速率的提高或者泵供量减小而减小;三叶形纤维的异形度随收丝速率的降低或者泵供量的减小而提高,C形纤维的异形度变化不大;正常条件下,泵供量为14～20ml/min,收丝速率为400～600m/min,能得到较小当量直径和较高异形度的O-Y型PCS连续纤维;泵供量为15～22ml/min,纺丝速度为400～500m/min,能得到较小当量直径和较高异形度的O-C-Y型PCS连续纤维。 适当控制纺丝工艺,可以使O-Y型PCS纤维中三叶形纤维的不熔化当量直径和圆形纤维的直径相当,而使一束纤维基本同步实现不熔化;O-C-Y型PCS纤维中圆形和C形纤维的不熔化程度相当,三叶形纤维的不熔化程度略高于前两者。 O-Y型SiC纤维中圆形和三叶形纤维的直径分别为10～11.5μm和16～19μm,强度为1.8～2.2GPa,且三叶形纤维的分散性比圆形纤维小;O-C-Y型SiC纤维中C形截面纤维的强度分散性最小,三叶形纤维次之,圆形的最大,其中圆形、C形纤维的平均强度为1.6GPa左右,三叶形纤维的平均强度为1.8GPa左右。 在X波段,O-Y型SiC纤维的tanδ=0.3～1.3,具有较好的频响效应;O-Y型SiC纤维中三叶形纤维异形度的变化,会引起电磁参数的较大变化,异形度在0.9左右时,其tanδ最高;O-Y型SiC纤维吸波性能优于纯三叶形SiC纤维和同形状、同质量比的混杂SiC纤维。