[發明專利]一種隔熱隱身耐高溫進氣道及其制備方法

有效

• 申請號: 201710889740.9
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107804041B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 郝璐;劉海韜;郭曉鐺;楊曉樹;戴全輝;張松靖
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B5/06;B32B33/00;B32B37/00;B32B38/14;B32B1/08;B64D33/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 趙曉宇

1.一種隔熱隱身耐高溫進氣道，其特征在于，該進氣道從內而外由透波層(1)、隔熱隱身層(2)、電磁屏蔽層(3)和低發射率涂層(4)組成，

所述透波層(1)為連續氧化物纖維增強氧化物基復合材料；

所述隔熱隱身層(2)由隔熱芯層(5)和電磁周期結構吸波層(6)交替排布組成，

所述電磁屏蔽層(3)由高導電率碳纖維構成；

所述低發射率涂層(4)為貴金屬薄膜層構成；

所述隔熱芯層(5)為摻雜有SiC纖維的陶瓷纖維氈增強氣凝膠復合材料構成，其中SiC纖維占隔熱芯層(5)體積含量的0.01％～5％，SiC纖維的相對介電實部為3～12，虛部為0～18，且調整后各隔熱芯層(5)的介電常數由內向外逐漸增大，形成漸變介質，所述的氣凝膠導熱系數小于0.09W/m·k；

所述電磁周期結構吸波層(6)為在隔熱芯層(5)表面噴涂的電磁周期結構單元圖案，所述的結構單元圖案為正方形、圓形、長條形、十字形中的一種或多種組合，圖案尺寸按照吸波頻段的不同而變化，周期結構單元尺寸為10mm～50mm，厚度為10μm～100μm，方阻分布在10Ω/□～200Ω/□之間，各層方阻從內到外逐漸變小。

2.一種如權利要求1所述的隔熱隱身耐高溫進氣道，其特征在于，所述透波層(1)為連續SiO₂纖維增強SiO₂基復合材料或者連續Al₂O₃纖維增強Al₂O₃基復合材料中的一種。

3.一種如權利要求1所述的隔熱隱身耐高溫進氣道，其特征在于，所述電磁屏蔽層(3)高電導率碳纖維的體積電阻率小于10^-1Ω·cm。

4.一種如權利要求1所述的隔熱隱身耐高溫進氣道，其特征在于，所述低發射率膜層(4)中的貴金屬為金、鉑和鈀中的一種，膜層的特征厚度為5nm～100nm。

5.一種如權利要求1所述的隔熱隱身耐高溫進氣道，其特征在于，所述隔熱芯層(5)的陶瓷纖維氈增強氣凝膠復合材料為SiO₂纖維氈增強SiO₂氣凝膠、Al₂O₃纖維氈增強Al₂O₃氣凝膠及SiN纖維氈增強SiN氣凝膠中的一種。

6.一種如權利要求1～5任一項所述的隔熱隱身耐高溫進氣道的制備方法，其特征在于，包括以下工藝步驟：

第一步：制備隔熱芯層(5)

采用溶膠-凝膠工藝制備濕凝膠，根據匹配設計要求，加入SiC纖維攪拌均勻，將陶瓷纖維氈作為增強體浸漬到濕凝膠中，采用超臨界干燥工藝制備出纖維氈增強氣凝膠隔熱復合材料，采用高溫熱處理移除殘余有機物和碳雜質，并進行疏水處理減少材料表面羥基和吸附水，最后根據進氣道模型外形進行機械加工及表面封孔處理獲得隔熱芯層(5)；

第二步：制備隔熱隱身層(2)

以玻璃為粘接相，以鈣鈦礦結構材料或金屬材料氧化物中的一種為導電相，制備高溫電阻漿料，根據設計要求，采用絲網印刷-燒結工藝在對應的隔熱芯層(5)表面上印制高溫電磁周期結構單元圖案，獲得電磁周期結構吸波層(6)，并在隔熱芯層(5)上制備預制孔；

第三步：制備透波層(1)和電磁屏蔽層(3)

進行氧化物纖維透波層和碳纖維電磁屏蔽層的編織，采用纖維浸漬裂解工藝PIP制備粗坯，待編織件具備足夠的硬度、韌性后，根據進氣道外形進行機械加工獲得透波層(1)及電磁屏蔽層(3)，在透波層(1)上制備預制孔，方便后續縫合；

第四步：整體成型及噴涂低發射率涂層(4)

將制備好的氣凝膠復合隔熱芯層(5)和電磁周期結構吸波層(6)按照設計要求層鋪，上下外表面分別鋪設透波層(1)和電磁屏蔽層(3)，采用氧化物陶瓷纖維紗線縫合工藝制備出一體化復合材料預成型體；采用PIP工藝對透波層(1)織物及縫合紗線進行致密化，同時利用液相先驅體的粘接性能進一步提升各功能層間的結合強度，根據進氣道外形進行精確機械加工工藝，采用磁控濺射方法在電磁屏蔽層(3)外表面噴涂低發射率涂層(4)，獲得隔熱隱身耐高溫進氣道。