一种氮化硅宽频带透波材料制造技术

本发明专利技术涉及一种透波复合材料，特别涉及一种氮化硅宽频带透波材料。所述的材料包括七层，所述的材料包括Si3N4、Al2O3、Y2O3、造孔剂和分散剂，对应比例为1：x1：x2：x3：x4：x5；从上至下第一、三、五、七层材料配比相同，其中x1＝0.03‑0.08，x2＝0.02‑0.04，x3＝0.06‑0.1，x4＝0.01‑0.03，x5＝5‑13；从上至下第二、四、六层材料配比相同，其中x1＝0.01‑0.05，x2＝0.03‑0.08，x3＝0.1‑0.5，x4＝0.04‑0.08，x5＝13‑20。本发明专利技术提供一种七层氮化硅多层结构，可通过调节介电常数实现在18～40GHz的高频段、宽频带透波特性。本发明专利技术用于新一代高超音速空空、空地、地空反辐射导弹天线罩及其它耐高温次承力部件，具有一定的军事效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅宽频带透波材料
本专利技术涉及一种透波复合材料，特别涉及一种氮化硅宽频带透波材料。
技术介绍
随着现代战争的需要以及航空航天技术的发展，高超声速飞行器的马赫数越来越高。目前各类高超声速飞行器的飞行速度多在4Ma以上，再入速度已达到8～12Ma甚至更高，对得电磁窗口提出了耐高温的要求。与此同时，随着现代反辐射导弹导引头技术的不断发展，导引头可以工作在很宽的频段范围内，无论是敌方的警戒雷达(频率较低)还是导弹制导、炮瞄雷达(频率较高)均处于攻击范围内，覆盖雷达工作频率0.1～40GHz。为了保证在恶劣环境条件下通讯、遥测、制导、引爆等系统的正常工作，发展耐高温、宽频带透波材料是目前发展的必然趋势。有机树脂基透波复合材料只能在500℃短期使用；陶瓷基复合材料避免了陶瓷的脆性，但制备工艺技术不成熟离型号应用仍有较长的差距；氮化物类无机陶瓷类透波材料具有介电常数可调节、力学性能优异的特点，且可通过多层复合技术实现宽频技术指标要求。Boeing公司研制了一种双层结构以氮化硅、钡铝硅酸盐为组分的天线罩材料，芯层和蒙皮的介电性能、弹性模量、热膨胀等性能在500℃下基本保持不变，但仅能在较窄频带内实现透波性能。美国和以色列制备了A型夹层的Si3N4陶瓷天线罩，外层为相对致密的Si3N4，而内层为多孔的Si3N4，未见宽频透波性能方面的报道。美国制备5层的SiO2/Si3N4/SiO2/Si3N4/SiO2陶瓷天线罩。在6～18GHz宽频范围内0°入射角的透波率为80％～95％，60°入射角的透波率为42％～97％，未见其他频带性能报道。目前所制备的氮化硅多层结构最多仅为5层，只能在某一特定频带内透波，未见氮化硅7层结构制备方法的相关报道。另外，在材料上往往是氮化硅材料与其他低温材料组合实现多层结构，未见纯氮化硅多层结构的报道
技术实现思路
本专利技术的目的：提供一种宽频带的透波材料。本专利技术的技术方案：一种氮化硅宽频带透波材料，其特征为：所述的材料包括七层，所述的材料包括Si3N4、Al2O3、Y2O3、造孔剂和分散剂，对应比例为1：x1：x2：x3：x4：x5；从上至下第一、三、五、七层材料配比相同，其中x1＝0.03-0.08，x2＝0.02-0.04，x3＝0.06-0.1，x4＝0.01-0.03，x5＝5-13；从上至下第二、四、六层材料配比相同，其中x1＝0.01-0.05，x2＝0.03-0.08，x3＝0.1-0.5，x4＝0.04-0.08，x5＝13-20。优选地，所述材料每一层通过多层氮化硅薄膜叠加而成。优选地，所述的氮化硅薄膜通过流延成型制备而成。优选地，通过以下方法进行流延成型：步骤一，将浆料材料Si3N4粉体、Al2O3粉体、Y2O3粉体、造孔剂、分散剂混合为物料，将物料在200～500r/min转速下球磨24～48小时后制得浆料；步骤二，将浆料真空除泡后在玻璃基板上流延成型，流延过程中刮刀速度为5～30cm/min；将流延成型的浆料在真空20-80℃条件下进行干燥成型。优选地，第一、三、五、七层材料配比为x1＝0.05，x2＝0.03，x3＝0.1，x4＝0.02，x5＝10；第二、四、六层材料配比为x1＝0.02，x2＝0.05，x3＝0.5，x4＝0.05，x5＝15。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种七层氮化硅多层结构，可通过调节介电常数实现在18～40GHz的高频段、宽频带透波特性。本专利技术用于新一代高超音速空空、空地、地空反辐射导弹天线罩及其它耐高温次承力部件，具有一定的军事效益和经济效益。附图说明图1为18～40GHz透波率曲线(俯仰角-45°)；图2为18～40GHz透波率曲线(俯仰角-30°)；图3为18～40GHz透波率曲线(俯仰角-15°)；图4为18～40GHz透波率曲线(俯仰角0°)；图5为18～40GHz透波率曲线(俯仰角15°)；图6为18～40GHz透波率曲线(俯仰角30°)；图7为18～40GHz透波率曲线(俯仰角45°)。具体实施方式具体提供一种氮化硅宽频带透波材料，包括以下步骤：步骤一，将浆料材料Si3N4粉体、Al2O3粉体、Y2O3粉体、造孔剂、分散剂按照1：x1：x2：x3：x4：x5对应比例混合为物料，将物料在200～500r/min转速下球磨24～48小时后制得浆料；步骤二，将浆料真空除泡后在玻璃基板上流延成型，流延过程中刮刀速度为5～30cm/min；将流延成型的浆料在真空20-80℃条件下进行干燥成型，干燥时间为0.5～20小时。其中，每一层的厚度及介电常数见表1所示。第一、三、五、七层材料配比为x1＝0.04，x2＝0.03，x3＝0.08，x4＝0.02，x5＝8；第二、四、六层材料配比为x1＝0.03，x2＝0.06，x3＝0.4，x4＝0.06，x5＝18。表1厚度及介电常数对应表名称厚度，mm介电常数第一层0.43.2第二层1.51.2第三层0.43.2第四层1.51.2第五层0.43.2第六层1.51.2第七层0.43.2步骤三、等静压成型将七层氮化硅材料按顺序交替叠放入模具中，进行等静压成型，得到陶瓷胚体，等静压条件为：压强1～50MPa、时间为0.5～10小时、温度为20～100℃；步骤四、排胶等静压成型后，将陶瓷胚体中的有机物去除，排胶条件为：升温速率5～10℃/min、在100～600℃保温1～5小时，得到陶瓷素胚；步骤五、热压烧结将陶瓷素胚放入模具中进行热压烧结，烧结条件为：升温速率5～10℃/min、烧结温度为800～1800℃、压力为0.5～10MPa、保温时间为2～10小时；得到多层氮化硅陶瓷材料。采用遗传算法对所制备的多层陶瓷结构进行等效平板仿真，得到18-40GHz下的透波率如图所示。从图中可得在大角度入射条件下，材料的透波率大于90％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化硅宽频带透波材料，其特征为：所述的材料包括七层，所述的材料包括Si3N4、Al2O3、Y2O3、造孔剂和分散剂，对应比例为1：x1：x2：x3：x4：x5；从上至下第一、三、五、七层材料配比相同，其中x1＝0.03‑0.08，x2＝0.02‑0.04，x3＝0.06‑0.1，x4＝0.01‑0.03，x5＝5‑13；从上至下第二、四、六层材料配比相同，其中x1＝0.01‑0.05，x2＝0.03‑0.08，x3＝0.1‑0.5，x4＝0.04‑0.08，x5＝13‑20。

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅宽频带透波材料，其特征为：所述的材料包括七层，所述的材料包括Si3N4、Al2O3、Y2O3、造孔剂和分散剂，对应比例为1：x1：x2：x3：x4：x5；从上至下第一、三、五、七层材料配比相同，其中x1＝0.03-0.08，x2＝0.02-0.04，x3＝0.06-0.1，x4＝0.01-0.03，x5＝5-13；从上至下第二、四、六层材料配比相同，其中x1＝0.01-0.05，x2＝0.03-0.08，x3＝0.1-0.5，x4＝0.04-0.08，x5＝13-20。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅宽频带透波材料，其特征为：所述材料每一层通过多层氮化硅薄膜叠加而成。3.根据权利要求2所述的一种氮化硅宽频带透波材料，其特征为：所述的氮化硅薄膜通过流延成型制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马娜，门薇薇，孙世宁，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司济南特种结构研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37