[发明专利]一种高温透波氮化硅天线罩的制备方法

说明书

本发明涉及一种高温透波氮化硅天线罩的制备方法，骨架结构为氮化硅纤维编织而成的预制体，罩体材料为氮化硅纤维增强氮化硅陶瓷基复合材料，表面制备有氮化硅晶须增强氮化硅涂层，兼具优异的强韧性与良好的高温透波性能和机械加工性。该天线罩致密化过程采用CVI工艺和PIP工艺相结合，通过合理调控不同工艺所制氮化硅基体的含量，可以获得具有不同密度、微结构和性能的复合材料，满足不同使用要求。该天线罩具有两种结构形式，其中一体式结构完整，天线罩力学性能和宽频透波性能更优异；分体式结构加入氮化硅陶瓷头锥，可使天线罩在恶劣环境中服役时具有更高的抗烧蚀性能。

技术领域

本发明属于天线罩的制备方法，涉及一种高温透波氮化硅天线罩的制备方法。

背景技术

随着飞行器技术的发展，现代战场对电子通讯以及电子对抗技术的要求越来越严格，能够在更加恶劣环境下使用的高性能雷达天线罩一直是各国的研究热点。氮化硅陶瓷(Si₃N₄)材料具有优异的力学性能、抗氧化性能、高温稳定性、化学稳定性以及适中的介电性能，在保持一定孔隙率的基础上能够呈现良好的透波性，因此成为优异的高温透波材料候选。

目前公开的氮化硅天线罩相关研究主要包括以下内容：

Verzemnieks等提出一种多密度区域氮化硅天线罩的制备方法：将氮化硅粉、硅粉以及造孔剂以一定比例均匀混合后置于天线罩模具中成型，通过造孔剂分解造孔、Si-Si₃N₄多孔骨架高温氮化、最终机加工获得具有多区域不同密度的氮化硅天线罩。制备的天线罩各区域密度均可控制以实现不同性能要求，但其介电性能未见报道。(Juris Verzemnieks,Fredrick H.Simpson.Silicon nitride articles with controlled multi-densityregions.United States Patent,343/872,5103239,Apr.7,1992)。

王洪升等在“介电常数可调控的轻质氮化硅天线罩及其制备方法”(CN 108147834A)中提出一种介电常数可调控的氮化硅天线罩的制备方法：将氮化硅粉、碳化硅粉、造孔剂和稀土氧化物粉按一定比列均匀混合后喷雾造粒，然后通过将造粒粉体置于天线罩模具中冷等静压成型，真空脱脂-气氛压力烧结，氧化处理及精密加工后，获得密度为1.15g/cm³，弯曲强度为60MPa，介电常数为2.3，介电损耗角正切为3×10^-3的氮化硅天线罩。

目前公开的适用于制备氮化硅天线罩的材料相关研究主要包括以下内容：

陈照峰等在“一种透波氮化硅天线罩材料及其制备方法”(CN 103724036A)中提出一种多孔氮化硅透波材料的制备方法：将硅粉与氮化硅以及氮化硼(BN)短切纤维混合造粒，与一定比例造孔剂均匀混合后模压成型，通过造孔剂分解造孔、高温预氮化、反应烧结获得短切纤维增强的多孔氮化硅陶瓷。将多孔氮化硅陶瓷超声清洗并烘干后通过化学气相沉积在其表面制备致密氮化硅，最终获得透波氮化硅天线罩材料。

张立同等在“一种透波型Si₃N₄纤维增韧Si₃N₄陶瓷基复合材料的制备方法”(CN103804006A)中提出一种氮化硅纤维增强透波材料的制备方法：使用综合性能优异的氮化硅纤维为增强体，将先驱体浸渍裂解法(PIP)和化学气相沉积/渗透法(CVD/CVI)相结合制备氮化硅陶瓷基体，由此获得兼具优异力学性能与良好介电性能的氮化硅纤维增韧氮化硅陶瓷基复合材料(Si₃N_4f/Si₃N₄复合材料)。