[發明專利]碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201410128311.6
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103922776A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉海韜;程海峰;田浩;姜如;周永江
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 段迎春

技術領域

本發明主要涉及到雷達吸波陶瓷領域，具體涉及一種單層結構碳化硅復合材料吸波陶瓷及其制備方法。

背景技術

目前研制的雷達吸波陶瓷材料主要有兩種。一種是以陶瓷顆粒為雷達吸收劑、采用熱壓工藝制備成型的顆粒增強陶瓷材料，如Si/C/N陶瓷顆粒增強LAS玻璃、莫來石、Si₃N₄等陶瓷材料，但此類材料存在以下不足：1）介電性能難以實現梯度分布，雷達吸收頻帶較窄；2）顆粒增強陶瓷材料韌性較差，易發生災難性破壞；3）熱壓工藝難以制備大型復雜構件。另一種是SiC連續纖維增強陶瓷基復合材料，這類材料由于其具有耐高溫、高比強度、高比模量、高韌性、易于成型大型復雜構件等優點，成為當前雷達吸波陶瓷材料的重點研究方向。

例如CN102180695A號中國專利文獻和CN102211938A號中國專利文獻分別公開了一種連續碳化硅纖維增強碳化硅復合材料的雷達吸波陶瓷及其制備方法。其中，CN102180695A號中國專利文獻公開了一種包括匹配層、損耗層和反射層的多功能疊加型結構雷達吸波陶瓷，其制備的吸波陶瓷在8GHz～18GHz頻段內的反射率可小于-9dB；而CN102211938A號中國專利文獻公開了一種包括匹配層、損耗層、介質層和反射層的多功能疊加型結構雷達吸波陶瓷，其制備的吸波陶瓷室溫下在8GHz～18GHz頻段內的反射率可小于-8dB，不僅如此，700℃高溫考核下，其反射率低于-8dB的帶寬仍有將近10GHz。

上述公開的兩種雷達吸波陶瓷都具有優良的常溫和高溫寬頻吸波特性，但仍存在以下不足之處：1）吸波陶瓷制備前需要對材料結構參數進行優化設計，并根據優化值對原材料碳化硅纖維進行改性處理，處理工藝復雜；2）吸波陶瓷各功能層參數較多，參數調控困難，且不易達到預期值。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、吸收頻帶寬、質量輕、厚度薄、力學性能好、防熱功能優異的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷，還相應提供一種工藝簡單、成本低、質量穩定、適于批量化和規?；a的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種單層結構碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷，所述吸波陶瓷主要由連續碳化硅纖維增強碳化硅復合材料構成，所述吸波陶瓷是以多層疊加的碳化硅纖維布作為增強體，且通過碳纖維Z向縫合方式將多層疊加的碳化硅纖維布連接成一整體，所述吸波陶瓷在常溫下8GHz～18GHz頻段內反射率低于-8dB的帶寬為6.5GHz～10GHz；所述吸波陶瓷的密度在2.1g·cm^-3以下（優選1.8g·cm^-3～2.1g·cm^-3）。

上述的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷中，優選的，所述吸波陶瓷為單層結構。此處的單層結構是相對于CN102180695A和CN102211938A號中國專利文獻等公開的多功能層疊加型結構而言，即本發明中使用的基體材料和增強材料在吸波陶瓷內的分布相對均質單一，材料的性質不會發生顯著的層間變化。

上述的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷中，優選的，所述吸波陶瓷是通過先驅體浸漬裂解工藝制備得到。

上述的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷中，為確保吸波性能的極化一致性，優選的，所述碳化硅纖維布為碳化硅纖維平紋布，且經緯向的纖維密度優選一致，均為5根/cm。

上述的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷中，優選的，所述吸波陶瓷在Z向縫合方向上的厚度小于3mm。所述碳化硅纖維平紋布的厚度優選為0.4mm～0.45mm，疊加層數不超過8層。

上述的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷中，為避免電阻率過小導致電磁波強發射，優選的，所述連續碳化硅纖維的電阻率大于10⁵Ω·cm。

上述的碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷中，為確保層間強度以及盡量減小Z向纖維縫合過程中對面內纖維的損傷，優選的，所述碳纖維的縫合密度為9針/cm²～16針/cm²。

作為一個總的技術構思，本發明還提供一種上述單層結構碳化硅纖維增強碳化硅復合材料吸波陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

（1）按要求準備所述的連續碳化硅纖維，并用連續碳化硅纖維編制成所述的碳化硅纖維平紋布；