[发明专利]一种多层吸波陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种多层吸波陶瓷基复合材料的制备方法，本发明采用混合不同电磁纳米粒子的陶瓷先驱体，处理纤维织物使其具有不同电磁性能，将调控后的不同电磁性能的纤维织物按吸波结构设计铺层排布，通过热压固化、浸渍裂解循环工艺，制备出多层吸波陶瓷基复合材料。本发明可以通过改变电磁纳米粒子的种类和含量实现对多层纤维织物不同电磁性能的调控，达到调节陶瓷基复合材料吸波性能的目的，满足不同用途的使用需求，并且工艺操作简单，适合成型大尺寸复杂构件。

技术领域

本发明涉及雷达吸波陶瓷基复合材料技术领域，特别是涉及一种多层吸波陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

陶瓷基复合材料因其具有优异的力学性能，热物理性能和环境性能等，成为航空航天领域迅速发展的材料体系。随着雷达侦察技术的提升，发展吸波陶瓷基复合材料成为提高航空航天武器装备生存能力的关键。

陶瓷基复合材料主要由纤维预制体、界面层和基体等组成，现有技术的吸波复合材料的制备方法主要集中于纤维预制体设计，对纤维的电性能要求较高，因目前可选纤维种类较少，所以难以灵活调节复合材料吸波性能。专利CN201811199009.4开展了复合材料基体设计，结合多种工艺，制备出由外而内Si₃N₄/SiC/C的电磁阻抗渐变基体的吸波陶瓷基复合材料，但其存在基体成分设计单一且工艺制备复杂的问题，较难成型大尺寸复杂吸波陶瓷基复合材料构件。

综上，目前吸波陶瓷基复合材料制备方法主要存在以下问题：(1)吸波纤维预制体设计对纤维的电性能要求较高，纤维可选种类较少且电性能调节困难；(2)电磁阻抗渐变基体成分设计单一且制备工艺复杂，较难成型大尺寸复杂吸波陶瓷基复合材料构件。

因此，发明人提供了一种多层吸波陶瓷基复合材料的制备方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种多层吸波陶瓷基复合材料的制备方法，解决了现有技术的吸波纤维可选种类少且电性能调节困难，难以调控陶瓷基复合材料吸波性能的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种多层吸波陶瓷基复合材料的制备方法，该制备方法至少包括以下步骤(1)～步骤(7)：

步骤(1)，选取连续纤维编织的二维织物，在真空烘箱中烘干2～5h，取出后置于800～1000℃高温真空或惰性气氛处理0.5～1h除去纤维织物表面上的浆剂。

步骤(2)，在经步骤(1)处理后的纤维织物表面制备氮化硼界面层，通过控制沉积时间使得氮化硼界面层厚度在100～1000nm。

步骤(3)，取黏度为20～200cP的陶瓷先驱体，通过搅拌、球磨的混合方式将电磁纳米粒子分散在先驱体中，改变电磁纳米粒子的种类和含量，制得具有不同电磁性能的混合先驱体，以实现混合先驱体不同电磁性能的调控。

步骤(4)，将步骤(2)制得的带有氮化硼界面层的纤维织物浸渍于步骤(3)制得的不同电磁性能的混合陶瓷先驱体中6～10h，得到不同电磁性能的纤维织物。

步骤(5)，根据多层吸波复合材料结构设计，通过将步骤(4)制得的不同电磁性能的纤维织物进行多层铺层叠加，再将其置于模具中热压完成固化。

步骤(6)，将步骤(5)固化后的复合材料再次浸渍于黏度为20～200cP的陶瓷先驱体中6～10h，之后在800～1200℃高温真空或惰性气氛下保持0.5～2h完成裂解。

步骤(7)，按照步骤(6)的方法采用黏度20～200cP的陶瓷先驱体对复合材料进行浸渍-裂解的循环操作，直到复合材料增重小于2wt％，完成致密化，制备出多层吸波陶瓷基复合材料。