一种耐高温结构吸波复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温结构吸波复合材料，由0.2～2mm厚表面层、2～10mm厚混合层和0.2～2mm厚反射层依次叠层而成，表面层为金属网或金属泡沫增强复合材料，混合层为具周期性结构的陶瓷基复合材料，所述反射层为气孔率0～5％的金属。该复合材料的制备方法包括：增强体制备、表面层制备、界面制备、基体制备和反射层制备。本发明专利技术改善了碳化硅陶瓷基复合材料在高温下的吸波性能，制备的结构改性的吸波材料具有耐高温性和结构强度，解决了传统吸波材料高温下吸波性能不稳定的问题，有效地实现结构功能一体化。功能一体化。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温结构吸波复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种吸波材料，尤其涉及一种结构改性的吸波复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着超高声速飞行器的逐步发展，对于吸波部件更是提出了耐高温的要求。而现在的吸波复合材料体系多为树脂基复合材料，采用的吸波剂多为铁基等磁性吸收剂，当其在高温下使用时，传统树脂基吸波复合材料面临基体失效、磁性吸收剂因达到居里温度失去磁性导致复合材料吸波性能下降的问题。因此，对复合材料进行结构改性，开发具有耐高温性能的结构吸波复合材料具有十分重要的实际意义。
[0003]然而目前空开的研究较多的吸波复合材料还是以树脂基复合材料、铁磁性吸收剂为主，对于耐高温席海波复合材料体系研究较少。
[0004]授权公告号为CN106380626B的中国专利技术专利公开了一种宽频吸波材料，该宽频吸波材料分为两层，包括底层的低频吸波材料与表层的高频吸波材料，该高频吸波材料表层包含若干层不同浓度的高频吸波层；该低频吸波材料使用的添加剂为FeSi或FeSiAl微粒，该高频吸波材料的添加剂选用羰基铁微粒。该专利技术宽频吸波材料的制备方法为通过滚压方法制备低频吸波材料底层，采用三维成型工艺制备高频吸波材料表层，改制备方法将多次滚压与三维成型相结合，首先保证了各层之间具有一定的粘结强度，并且能够控制各层的厚度和调节内部结构和微粒分布，有效实现材料的电磁特性设计要求，实有效提升了材料的可设计性，实现了吸波材料空间结构一体化制造，同时生产效率高，制备成本低，具有大规模生产的潜力。
[0005]授权公告号为CN105252779B的中国专利技术专利公开了一种吸波材料三维成型制造系统，该方法包含：制备树脂基片形吸波材料制备；使树脂基片形吸波材料内结构有序成型；制造具有有序结构的吸波微粉；通过三维成型制造热熔塑料基吸波材料；控制热熔塑料基吸波材料的磁场。该专利技术还提供了一种吸波材料三维成型制造系统，包含树脂基片形吸波微粒成型制造模块，有序分布吸波微团制备模块，脉冲式加压温控打印模块，三维成型三坐标机构模块。通过该方法将吸波材料的电磁设计和制造相结合起来，有效实现了复杂结构吸波材料的制备，提升了对内部结构可控性，提高吸波材料的可设计性和吸波性能。
[0006]授权公告号为CN106304820B的中国专利技术专利公开了一种智能型吸波材料，该智能型吸波材料从上至下依次为高频吸波层、低频吸波层和基底层。高频吸波层材料吸收2GHz～18GHz频段的电磁波，包含表层高频吸波材料和嵌设于表层高频吸波材料中的中间层高频吸波材料，该高频吸波层使用羰基铁颗粒作为添加剂。低频吸波层材料吸收1GHz～2GHz频段电磁波，采用FeSi颗粒添加剂。基底层包含金属衬底和嵌设于金属衬底中的驱动电磁铁。该专利技术还公开了该吸波材料的制备方法，具有成型效率高，成本低的优点，且制备的吸波材料具有较好的电磁波吸收或屏蔽效果以及很好的抗氧化和耐腐蚀。
[0007]由上述专利技术实例可以看出这类吸波材料的高温性能较差，而碳化硅陶瓷基复合材
料具有较好的耐温性能，且由于其介电损耗具有较高的吸波潜力。受限于材料的本证电磁特性及谐振电厚度的影响，单纯使用碳化硅陶瓷基复合材料来吸收电磁波能力也十分有限，采用周期性结构对其进行结构改性可提高材料的宽频吸波能力，同时保持有较好的耐高温性能和结构强度。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，本专利技术提出一种耐高温结构吸波复合材料，由0.2～2mm厚表面层、2～10mm厚混合层和0.2～2mm厚反射层依次叠层而成，所述的表面层为金属网或金属泡沫增强复合材料，所述的混合层为具周期性结构的陶瓷基复合材料，所述反射层为气孔率0～5％的金属。
[0009]进一步地，所述的表面层的金属网或金属泡沫增强复合材料，从金属丝或者骨架横截面由圆心向外沿径向依次为金属、氮化硼或氧化硅、碳化硅，金属网的目数为20～200，金属丝的直径为0.1～100μm，金属泡沫的孔径为20～200μm，该层的孔隙率为15％～50％，其表面具有耐烧蚀涂层。
[0010]优选地，所述的复合材料混合层为连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料，周期性结构位于碳化硅陶瓷基复合材料的中间，为具有周期性结构图案的导电导热膜，周期性图案为线段、多边形、圆形、椭圆中的一种或几种的组合，线段的长度为0.2mm～20mm，宽度为0.01mm～5mm，多边形的边数为3～20，圆形的直径为0.1mm～20mm，椭圆的长轴或短轴为0.1～20mm。
[0011]上述耐高温结构吸波复合材料的制备方法包括以下顺序的步骤：
[0012]步骤1，制备具有周期性结构图案的导电导热膜，将其铺放在已进行除胶的碳化硅纤维布上，并在其上下再分别铺放一定数量的碳化硅纤维布，纤维布的层数为2～30，制备得到增强体；
[0013]步骤2，将金属网或金属泡沫增强复合材料铺放在增强体的最上层；
[0014]步骤3，使用硼酸和尿素或者硅溶胶采用浸渍涂覆法对步骤2得到的材料制备氮化硼界面或者氧化硅界面，热解温度为700～1200℃，热解时间为30～200分钟；
[0015]步骤4，通过化学气相沉积或者浸渍
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热解对纤维预制体制备碳化硅基体，气相沉积或浸渍热解的温度为800～1200℃；
[0016]步骤5，抛光复合材料的表面，对复合材料的下表面通过等离子喷涂、电镀或者真空浸渗制备反射层金属。
[0017]与现有材料及技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)有效提升复合材料在高温下的的吸波性能；(2)吸波复合材料具有结构功能一体化特性，具有优异的吸波性能、结构强度与耐高温性能；(3)复合材料的反射损耗可达
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20dB，吸波频带宽至6GHz。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
[0019]实施例1
[0020]一种耐高温结构吸波复合材料，由0.5mm厚表面层、2mm厚混合层和0.5mm厚反射层依次叠层而成，所述的表面层为金属网增强复合材料，采用的金属为铜，所述的混合层为具周期性结构的陶瓷基复合材料，所述反射层为气孔率1％的金属。
[0021]进一步地，所述的表面层的金属网增强复合材料，从金属丝横截面由圆心向外沿径向依次为金属、氮化硼、碳化硅，金属网的目数为20，金属丝的直径为50μm，该层的孔隙率为20％，其表面具有耐烧蚀涂层。
[0022]优选地，所述的复合材料混合层为连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料，周期性结构位于碳化硅陶瓷基复合材料的中间，为具有周期性结构图案的导电导热膜，周期性图案为多边形，线段的长度为0.2mm～20mm，宽度为0.01mm～5mm，多边形为边数12的十字形，组成十字的长方形的长为8mm、宽为3mm。
[0023]上述耐高温结构吸波复合材料的制备方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温结构吸波复合材料，由0.2～2mm厚表面层、2～10mm厚混合层和0.2～2mm厚反射层依次叠层而成，所述的表面层为金属网或金属泡沫增强复合材料，所述的混合层为具周期性结构的陶瓷基复合材料，所述反射层为气孔率0～5％的金属。2.根据权利要求1所述的耐高温结构吸波复合材料，其特征在于所述的表面层的金属网或金属泡沫增强复合材料，从金属丝或者骨架横截面由圆心向外沿径向依次为金属、氮化硼或氧化硅、碳化硅，金属网的目数为20～200，金属丝的直径为0.1～100μm，金属泡沫的孔径为20～200μm，该层的孔隙率为15％～50％，其表面具有耐烧蚀涂层。3.根据权利要求1所述的耐高温结构吸波复合材料，其特征在于所述的复合材料混合层为连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料，周期性结构位于碳化硅陶瓷基复合材料的中间，为具有周期性结构图案的导电导热膜，周期性图案为线段、多边形、圆形、椭圆中的一种或几种的组合，线段的长度为0.2m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈照峰，肖七巧，杨丽霞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：