[发明专利]一种碳纤维复合材料波导及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纤维复合材料波导及其制备方法，属于复合材料结构设计和复合材料结构成型技术领域，应用于宇航微波波导的研制。本发明的碳纤维复合材料波导经整体成型工艺制备，较传统铝合金波导分体机加‑整体钎焊的工艺路线更快捷、稳定可靠，保障了波导内腔特征的高精度、高效、稳定实现。本发明的碳纤维复合材料波导，采用短切碳纤维/树脂胶液正负压交替强迫浸渍铝合金阳模，实现了波导内腔微小几何尺寸特征的精确成型。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维复合材料波导及其制备方法，属于复合材料结构设计和复合材料结构成型技术领域，应用于宇航微波波导的研制。

背景技术

微波波导或谐振腔，是一种中空微波元器件，横截面呈圆形、矩形、复杂组合形状等，内部用于传输电磁波。通常要求波导内壁表面光滑，具有一定导电率，以满足电磁波传输低损耗、低失真的要求；此外为了实现电磁波极化、定向传输等要求，波导内腔还需设置迷宫状复杂几何特征，如凹槽、凸台、盲孔、台阶、中隔板等。

宇航领域微波天线、SAR天线等单机产品大量使用波导元器件，如某SAR天线单套需要使用近3000件喇叭状波导。目前波导通常采用铝合金制备，主要考虑在满足导电率较高的金属材料里面，铝合金在材料可获得性、密度(2.7g/cm³)、可加工性(可机械加工性、可焊性等)等方面具有一定优势。但是铝合金波导也存在不足，表现为，铝合金在空间高低温环境下热变形较大，使得波导内腔尺寸发生变化，导致微波传输信号产生在轨“漂移”，影响单机系统服役指标。对于具有复杂几何特征内腔的铝合金波导，目前只能采用分体加工→整体钎焊→组合加工的技术路线，加工难度大、周期较长，波导性能稳定性不佳。此外，大量使用的铝合金波导重量相当可观，也给单机系统重量带来了较大影响。

发明内容

本发明解决的问题是：克服现有铝合金波导制备技术的不足，提出一种碳纤维复合材料波导及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种碳纤维复合材料制品的成型方法，所述的碳纤维复合材料制品中带有几何尺寸最大为0.1mm～0.5mm的盲孔或凸台，成型该制品中凸台或盲孔的方法步骤包括：

(1)制备制品的阳模；

(2)将短切碳纤维与树脂进行混合，得到胶液；

(3)将步骤(1)制备的阳模浸没于步骤(2)得到的胶液中，然后将温度升高20℃-30℃，之后再对胶液交替施加±0.1MPa压力，交替周期为10min-30min；

(4)将阳模从胶液中取出，冷却，使阳模表面胶液粘度上升至不流涎；

(5)固化，去除阳模，成型得到该制品中的凸台或盲孔。

所述的步骤(1)中，阳模为铝合金阳模。

所述的步骤(2)中，胶液中短切碳纤维质量百分比为15％-30％。

所述的步骤(4)中，去除阳模的方法为：采用溶液腐蚀法溶解铝合金阳模。

一种碳纤维复合材料波导，所述的碳纤维复合材料波导包括喇叭、方柱和法兰；喇叭位于方柱的上方，法兰位于方柱的下方；方柱内腔表面带有凸台阵列和盲孔，方柱内腔带有隔板；

所述的凸台几何尺寸最大为0.1mm～0.5mm，所述的盲孔几何尺寸最大为0.1mm～0.5mm，所述的隔板厚度尺寸为0.5mm～0.8mm。

一种碳纤维复合材料波导的成型方法，该方法的步骤包括：

第一步，制备波导铝合金阳模；

第二步，将短切碳纤维与树脂进行混合，得到胶液；

所述的短切碳纤维的长度不大于方柱内腔表面带有的凸台阵列和盲孔的最小几何尺寸；