一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于雷达与红外兼容隐身材料技术领域，具体涉及一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的耐高温雷达与红外兼容隐身材料由包括由内至外依次设置的底涂层、耐温吸波涂层和红外隐身涂层组成，通过优化涂层组成和结构，所得复合型涂层材料具有良好的雷达与红外兼容隐身功能以及良好的耐温性能，可在500℃长时工作，在高温隐身领域具有良好的应用前景。本发明专利技术制备耐高温雷达与红外兼容隐身材料的工艺流程简单，不需要制备周期贴片结构，各功能层制备工艺稳定、效率高，并且原材料价格低廉，生产成本低，易于规模化生产和应用，有效解决了复合型兼容隐身材料结构复杂、工艺繁琐等问题。工艺繁琐等问题。工艺繁琐等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于雷达与红外兼容隐身材料
，具体涉及一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]雷达隐身和红外隐身是飞机隐身技术最重要的两部分。随着飞行器飞行速度的急剧增大，机体与空气的摩擦导致局部温度不断升高，同时某些特殊部件如机翼前沿等，其工作环境更为苛刻，迫切需要采用高温吸波材料来提高其雷达隐身能力。而且这些部位具有较高的红外发射率，容易被红外探测器发现。因此，雷达与红外兼容隐身技术日益成为研究热点。然而，想要实现材料在雷达与红外隐身功能的一体化(即相互兼容)，还存在一定的矛盾，原因在于：雷达隐身要求对电磁波的强吸收、低反射，而红外隐身要求低吸收、高反射。这种原理上的矛盾性为雷达与红外兼容隐身材料的研发增添了难度。如何解决这两者之间的矛盾，使两者协调统一，是实现雷达与红外兼容隐身的关键。
[0003]目前，雷达与红外兼容隐身材料的研究主要集中于单一型和复合型两种材料类型。单一型是通过特定的制备工艺(如掺杂等)调整材料的微观结构，使材料获得最佳的电磁参数，从而实现红外波段高反射和雷达波段高吸收。但是此类研究总体而言还处于理论层面，与实际应用存在一定的距离。而复合型兼容隐身材料是利用结构设计将雷达隐身功能层和红外隐身功能层相复合，且复合后保证材料的雷达和红外隐身功能不变或变化不大。因此，开发复合型雷达与红外兼容隐身材料相较单一型而言更具现实可行性和可操作性。
[0004]中国专利CN107747080B公开了一种可耐温600℃雷达与红外兼容隐身涂层及其制备方法，该隐身涂层位于金属基材表面，自下而上依次包括粘结层、8YSZ
‑
Al2O3陶瓷底层、高温电阻涂层、8YSZ隔离层和高温导体涂层，其中高温电阻涂层和高温导体涂层均为贴片形式，贴片呈周期性排列。在涂层制备时，周期贴片结构采用丝网印刷方法并按照设计图案制备，后经干燥和烧结制得。这类涂层结构设计和制备工艺较为复杂，不利于大规模工业生产。
[0005]由于雷达隐身与红外隐身存在原理上的矛盾，导致实现雷达与红外兼容隐身具有很大的难度。而为了保证雷达波尽可能多地进入涂层内部而不是被表面的红外隐身涂层大量反射，现有文献或专利中通常在涂层表面使用周期贴片结构，涂层设计和制备的难度较大。因此，有必要开发一种不需要周期贴片结构、工艺流程简单且兼容隐身效果好的涂层材料，从而解决复合型兼容隐身材料结构复杂、工艺繁琐等问题。

技术实现思路

[0006]一、要解决的技术问题
[0007]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法，通过创新性设计涂层组成和结构，不需要制备周期贴片结构，同样能够实现雷达与
红外兼容隐身效果，并且涂层耐温能力强(耐500℃高温)，制备工艺简单，有效解决了复合型兼容隐身材料结构复杂、工艺繁琐等问题。
[0008]二、技术方案
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料，所述兼容隐身材料为层状结构，由内至外依次包括底涂层、耐温吸波涂层、红外隐身涂层，所述底涂层为NiCrAlY涂层，所述耐温吸波涂层为LSCO
‑
Al2O3复合涂层，所述红外隐身涂层为Al
‑
SiO2涂层。
[0011]作为一种优选的实施方式，所述底涂层的厚度为0.05
‑
0.15mm。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述耐温吸波涂层的厚度为1.5
‑
2mm。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述耐温吸波涂层中LSCO占LSCO、Al2O3总质量的30％
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60％。
[0014]作为一种优选的实施方式，所述红外隐身涂层的厚度为10
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50μm。
[0015]作为一种优选的实施方式，所述红外隐身涂层中Al的质量百分比为60％
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80％。
[0016]本专利技术耐高温雷达与红外兼容隐身材料由包括由内至外依次设置的底涂层、耐温吸波涂层和红外隐身涂层组成，通过优化涂层组成和结构，所得复合型涂层材料具有良好的雷达与红外兼容隐身功能，以及良好的耐温性能，可以在500℃长时工作。
[0017]一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)采用等离子喷涂工艺制备底涂层；
[0019](2)采用等离子喷涂工艺在底涂层上制备耐温吸波涂层；
[0020](3)采用磁控溅射工艺在耐温吸波涂层上制备红外隐身涂层。
[0021]作为一种优选的实施方式，所述底涂层的制备原料为NiCrAlY，粒径为1
‑
50μm。NiCrAlY可使用工业级常规粉体。
[0022]作为一种优选的实施方式，所述底涂层的制备条件为：供粉速度3
‑
5g/min，Ar流量10
‑
50L/min，H2流量0
‑
10L/min，喷涂功率20
‑
50kW，喷枪距离80
‑
130mm，喷枪移动速度200
‑
400mm/s。对基底进行喷涂时，喷涂角90
°
(焰流垂直于基底)，基底温度＜150℃(基底旁可以放置通风管对其表面降温)。
[0023]作为一种优选的实施方式，所述耐温吸波涂层的制备原料包括LSCO(钴酸锶镧，La
0.5
Sr
0.5
CoO3)和Al2O3；在喷涂之前，先将LSCO、Al2O3制备成复合粉体，所述LSCO占LSCO、Al2O3总质量的30％
‑
60％，更优选为30％；复合粉体的粒径为10
‑
50μm。所述复合粉体的制备包括：按照质量比称取LSCO、Al2O3粉体，加入球磨介质进行球磨，在球磨后的浆料中加入胶水混匀，喷雾干燥(造粒)，过筛。所述粉体(总量)与球磨介质的质量比为1:1.5
‑
2.5，更优选为1:2。所述球磨介质包括去离子水等。所述球磨的参数为：球磨转速50
‑
100r/min，球磨时间12
‑
24h。所述胶水为聚乙烯醇(PVA)的水溶液，质量浓度为25％
‑
35％。所述浆料与胶水的质量比为2.5
‑
3.5:1，更优选为3:1。所述喷雾干燥后的粉体过300目筛，得到复合粉体。
[0024]作为一种优选的实施方式，所述耐温吸波涂层的制备条件为：供粉速度1
‑
10g/min，Ar流量10
‑
70L/min，H2流量5
‑
10L/min，喷涂功率20
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50kW，喷枪距离80
‑
130mm，喷枪移动速度200
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温雷达与红外兼容隐身材料，其特征在于：所述兼容隐身材料为层状结构，由内至外依次包括底涂层、耐温吸波涂层、红外隐身涂层，所述底涂层为NiCrAlY涂层，所述耐温吸波涂层为LSCO
‑
Al2O3复合涂层，所述红外隐身涂层为Al
‑
SiO2涂层。2.根据权利要求1所述的耐高温雷达与红外兼容隐身材料，其特征在于：所述底涂层的厚度为0.05
‑
0.15mm；和/或，所述耐温吸波涂层的厚度为1.5
‑
2mm，耐温吸波涂层中LSCO占LSCO、Al2O3总质量的30％
‑
60％；和/或，所述红外隐身涂层的厚度为10
‑
50μm，红外隐身涂层中Al的质量百分比为60％
‑
80％。3.一种如权利要求1
‑
2中任一项所述的耐高温雷达与红外兼容隐身材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用等离子喷涂工艺制备底涂层；(2)采用等离子喷涂工艺在底涂层上制备耐温吸波涂层；(3)采用磁控溅射工艺在耐温吸波涂层上制备红外隐身涂层。4.根据权利要求3所述的耐高温雷达与红外兼容隐身材料的制备方法，其特征在于：所述底涂层的制备原料为NiCrAlY，粒径为1
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50μm；和/或，所述底涂层的制备条件为：供粉速度3
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5g/min，Ar流量10
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50L/min，H2流量0
‑
10L/min，喷涂功率20
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50kW，喷枪距离80
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130mm，喷枪移动速度200
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400mm/s。5.根据权利要求3所述的耐高温雷达与红外兼容隐身材料的制备方法，其特征在于：所述耐温吸波涂层的制备原料包括LSCO和Al2O3；在喷涂之前，先将LSCO、Al2O3制备成复合粉体，所述LSCO占LSCO、Al2O3总质量的30％
‑
60...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦国科，高路，张行，尹贻超，杨楠楠，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：