[发明专利]一种适用于海洋环境的复合吸波材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种适用于海洋环境的复合吸波材料及其制备方法和应用，所述材料包括85‑95 wt%的铁基非晶和5‑15 wt%的六方BCN陶瓷；所述铁基非晶包含如下重量百分比的成分：27wt%Cr、4wt%B、4wt%Si、5wt%Cu、7wt%Ni、8wt%Mo，余量为Fe；所述六方BCN由热解法制备而成单层或少层结构六方BCN。首先将制备铁基非晶的原料加入真空气雾化炉中进行熔炼、雾化并筛分粉末，然后将铁基非晶粉末与六方BCN进行充分混合，获得粉末状的复合吸波材料。所述复合吸波材料采用超音速火焰喷涂技术制备得到适用于海洋环境的吸波涂层。本发明吸波涂层可获得具有良好吸波性能、与基体结合强度好、耐腐蚀性能优异，适用于恶劣海洋环境中。

技术领域

本发明属于材料加工工程的热喷涂领域，具体涉及一种适用于海洋环境的复合吸波材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的发展，大量军事装备面临空基、地基、海基多平台多频谱侦查与探测的任务环境日益复杂，在军事装备表面涂覆一层吸波涂层以达到雷达隐身是目前常用的技术手段。而海洋环境下服役的吸波涂层（如船舶外壳表面的吸波涂层）在腐蚀作用下其吸波性能会逐渐下降，因而导致船舶的隐身性能下降。为了解决上述问题，适应军事船舶的快速发展，研究耐腐蚀、吸波频段广、能力强的涂层体系具有重要的实际意义。

非晶材料由于不含传统合金中存在的晶格、晶界、位错等微观缺陷，相比于晶态合金在结构和成分上更为均匀，因此通常表现出优异的耐腐蚀性能。在各类非晶材料中，铁基非晶由于其低廉的成本、优异的软磁性能而被认为是未来吸波材料发展的方向之一。但是，现有铁基非晶为了获得较高的非晶含量，其Cr元素含量通常低于20wt.%，而较低的Cr元素含量对铁基合金材料的耐腐蚀性能不利。当铁基非晶合金用作吸波材料时，难以顺应吸波材料“薄、轻、宽、强”的发展趋势。因此，需要设计一种具有“薄、轻、宽、强”特性的可适用于海洋环境的吸波材料。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适用于海洋环境的复合吸波材料及其制备方法和应用，制备的涂料中，六方BCN陶瓷颗粒均匀地分布在非晶基体中，喷涂的涂层兼具铁基非晶高耐蚀、低成本和六方BCN吸波能力强、轻薄等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：本发明提供了一种适用于海洋环境的复合吸波材料，包括85-95 wt%的铁基非晶和5-15 wt%的六方BCN；所述铁基非晶包含如下重量百分比的成分：27wt% Cr、4wt% B、4wt% Si、5wt% Cu、7wt% Ni、8wt% Mo，余量为Fe；所述六方BCN为单层结构六方BCN、双层结构六方BCN和三层结构六方BCN中的至少一种。

进一步优选，上述一种适用于海洋环境的复合吸波材料，包括90 wt%的铁基非晶和10 wt%的六方BCN。

本发明还提供了上述的一种适用于海洋环境的复合吸波材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）根据上述铁基非晶成分及重量比，称取低碳铬铁、高碳铬铁、硼铁、硅铁、电解铜、电解镍、钼铁和纯铁，按照先高熔点后低熔点、含易烧损元素物料最后加入的原则依次将钼铁、高碳铬铁、低碳铬铁、纯铁、电解镍、电解铜、硼铁、硅铁放入真空感应电磁炉内，然后升温使其全部熔化；

（2）对熔融液体进行真空气雾化处理，气雾化压力为3MPa，然后干燥，筛分粒径为15-45 μm的粉末，即得到铁基非晶粉末；

（3）将硼酸与三聚氰胺在N₂气氛保护下于1300 ℃反应5 h得到六方BCN，经超声剥离出六方BCN，所述六方BCN为单层结构六方BCN、双层结构六方BCN和三层结构的六方BCN中的至少一种；

（4）采用双运动混料机将上述铁基粉末与六方BCN材料混合均匀，即得到复合吸波材料。

本发明还提供了上述的复合吸波材料作为海洋环境中的吸波涂料的应用。