一种金属/陶瓷吸波复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于吸波隐身材料技术领域，尤其涉及一种金属/陶瓷吸波复合材料及其制备方法。该金属/陶瓷吸波复合材料由金属网与陶瓷基体复合而成，其中，陶瓷基体是将陶瓷粉料压制成坯体在750～800℃空气中烧结20～30min而成。压制坯体时，将金属网预埋至坯体中，烧结后金属网与陶瓷基体牢固的复合在一起。本发明专利技术所述制备方法具有工艺简单，制造成本低，制品的成品率高的显著优点，所制备的金属/陶瓷吸波复合材料具有优异的综合性能，是一种理想的干涉型结构吸波材料。相较于树脂基吸波材料，该金属/陶瓷吸波复合材料具有优异的耐高温和抗老化性能，可在650℃长时间使用而不发生性能衰减。减。

【技术实现步骤摘要】
一种金属/陶瓷吸波复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于吸波隐身材料
，具体涉及一种金属/陶瓷吸波复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]吸波材料是指能有效衰减入射电磁波、使电磁能转换成热能而耗散或使电磁波因干涉而消失的一种功能材料，是雷达隐身的核心技术，也是电磁屏蔽、避免通讯设备干扰、防止信息泄露、建筑防辐射等民用领域的技术关键。结构型吸波材料是一种兼具力学性能和吸波性能的结构功能一体化材料，具有不改变构件的原有功能，不增加额外重量，吸波性能稳定等诸多优点，是吸波材料的主要发展方向。按照吸波机理，结构型吸波材料又分为吸收型和干涉型两种。吸收型是将吸波剂分散到透波材料中制成，其优点是对电磁波的频率选择性要求不高，吸波频带宽，但吸收效率不高。干涉型是在透波材料中构建导电的电磁干涉结构，其特点是对频率有选择性，吸收效率高，但吸波频带窄。随着科技的快速发展，尤其在军事领域中，为了提高武器系统的生存和突防能力，结构型吸波材料必须具有更高的综合性能。
[0003]聚合物具有成型简单、使用方便、介电常数和磁导率低的特点，是制备结构型吸波材料的理想基体材料，尤其是基于树脂材料制备的干涉型结构吸波材料具有设计自由度大、吸波性能易于实现、可快速投入使用等优点。目前，现有文献报道的干涉型吸波材料几乎全是利用导电的碳纤维、碳毡或铝箔等材料在树脂基体中构建干涉结构制成。研究表明：基于树脂材料制备的干涉型吸波材料具有优异的吸波性能，对特殊频段的电磁波具有极佳的吸收效果。
[0004]树脂材料的最大缺点是耐温性差，因此树脂基吸波材料难以用于高温环境。与树脂基吸波材料相比，陶瓷基吸波材料具有优异的耐高温性能。然而，在制备干涉型陶瓷基吸波材料的过程中，用于构建干涉结构的碳纤维、碳毡或铝箔极易在烧结时发生氧化破坏，因此干涉型陶瓷基吸波材料的制备难度很大。截至目前，鲜有关于干涉型陶瓷基吸波材料的研究报道。
[0005]近期，文献1“Fabrication and electromagnetic wave absorption performance ofquartz ceramics containing inductive SiC screens,Ceramics International. 2019,45(10):13561
‑
13566.”和文献2“Preparation and properties of a Jauman typemicrowave absorbing ceramic with carbon felt film,Ceramics International. 2021,47(1):1381
–
1388.”分别制备了两种干涉型陶瓷吸波材料，这两种材料均表现出不错的电磁吸波性能。在制备工艺方面，上述两种材料由于需要进行高温烧结，为了保护陶瓷基体内的干涉结构完整性，文献1采用了复杂的制备工艺，文献2在烧结时采用了气氛保护。文献1中，为了保证陶瓷基体内SiC干涉结构的完整性，首先利用消失模法，在1150℃烧制了含规则网格型孔道的陶瓷基体，然后采用浆料浸渍法，向陶瓷基体内的孔道中填充用于构建干涉结构的SiC 粉体，最后通过较长时间阴干得到干涉型陶瓷吸波材
料。文献2中，为了保证陶瓷基体内碳纤维的完整性，一方面通过配制可实现较低温度烧结的陶瓷粉料，实现了在740～800℃烧制陶瓷基体，另一方面在进行烧结过程采用氮气保护。然而，文献1和文献2所述的制备工艺会大幅增加材料的制造成本和批量生产难度。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述干涉型树脂吸波材料存在耐高温和抗老化性能差的不足，以及干涉型陶瓷吸波材料的制备难度大，制备工艺复杂，制备成本高的不足，提供一种金属/陶瓷吸波复合材料及其制备方法，该复合材料是将由金属丝编制的网(下称“金属网”)与陶瓷基体复合而成，其中，陶瓷基体是将配制好的陶瓷粉料在较低温度烧制而成；金属网位于陶瓷基体内，用于对进入陶瓷基体中的电磁波进行干涉；本专利技术的制备工艺简单，制造成本低，且成品率高。
[0007]本专利技术的第一个目的在于，提供一种金属/陶瓷吸波复合材料，所述复合材料由金属丝编制的金属网与陶瓷基体复合而成，所述陶瓷基体由配制好的陶瓷粉料在较低温度烧制而成，所述金属网位于陶瓷基体内，用于对进入陶瓷基体中的电磁波进行干涉。
[0008]进一步，所述陶瓷粉料包括以下组分：石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌。
[0009]进一步，所述陶瓷粉料中的石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌按照(50～70):(2～4):(2～4):(16～24):(8～12):(3～5)的重量比进行配制。
[0010]本专利技术的第二个目的在于，提供上述金属/陶瓷吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)对金属网进行裁剪，使其具有合适的尺寸，备用；
[0012](2)先将石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌按照(50～70): (2～4):(2～4):(16～24):(8～12):(3～5)的重量比进行配制，然后加入碳酸钙；
[0013](3)利用球磨机对步骤(2)配制好的原料进行球磨，得到粒径小于5微米的混合干料；
[0014](4)向步骤(3)的混合干料中加入水，继续球磨得到混合湿料；
[0015](5)将步骤(4)的混合湿料倒入金属模具中，其间埋入步骤(1)裁剪好的金属网；
[0016](6)对步骤(5)金属模具内的混合湿料进行模压，制得陶瓷坯体；
[0017](7)将步骤(6)模压好的陶瓷坯体放入干燥箱中进行烘干；
[0018](8)将步骤(7)烘干的陶瓷坯体放入已经升温至750～800℃的高温炉中，在空气气氛中保温；
[0019](9)将步骤(8)中保温后的高温炉降温至100℃以下，得到金属/陶瓷吸波复合材料。
[0020]进一步，所述的步骤(2)中，碳酸钙的重量百分比为3～5％。
[0021]进一步，所述的步骤(4)中，混合湿料中水的重量百分比为6～10％。
[0022]进一步，所述的步骤(6)中，模压压力为3～5MPa。
[0023]进一步，所述的步骤(7)中，烘干温度为85～95℃，烘干时间为90～150min。
[0024]进一步，所述的步骤(8)中，保温时间为20～30min。
[0025]进一步，所述的步骤(9)中，高温炉的降温速率为4
–
6℃/min。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0027]1、采用步骤(2)中所述比例配制的混合料，可使步骤(6)中所述的坯体具有两个特点：1)在低于700℃时，坯体处于固态，由于温度不高，坯体基本不发生体积变化；2)在高于700℃时，坯体会发生熔融，尤其是在750～800℃时，坯体会熔融成粘稠且连续的整体，但仍然不发生体积变化。
[0028]理论上，坯体在发生熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属/陶瓷吸波复合材料，其特征在于，所述复合材料由金属丝编制的金属网与陶瓷基体复合而成，所述陶瓷基体由配制好的陶瓷粉料烧制而成，所述金属网位于陶瓷基体内。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述陶瓷粉料包括以下组分：石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌。3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述陶瓷粉料中的石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌按照(50～70):(2～4):(2～4):(16～24):(8～12):(3～5)的重量比进行配制。4.一种如权利要求1～3任一项所述的金属/陶瓷吸波复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对金属网进行裁剪，备用；(2)先将石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、滑石粉、氧化锌按照(50～70):(2～4):(2～4):(16～24):(8～12):(3～5)的重量比进行配制，然后加入碳酸钙；(3)对步骤(2)配制好的原料进行球磨，得到粒径小于5微米的混合干料；(4)向步骤(3)的混合干料中加入水，继续球磨得到混合湿料；(5)将步骤(4)的混合湿料倒入模具中，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向明，吕翠翠，郁万军，刘英霞，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：