[發明專利]一種隔熱/雷達吸波一體化復合涂層、表面涂覆復合涂層的鈦合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010127611.8
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111304578B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 黃文質;劉海韜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/02;C23C4/073;C23C4/11
• 代理公司: 南寧東之智專利代理有限公司 45128
• 代理人: 戴燕桃;汪治興

本發明涉及高溫功能陶瓷涂層材料領域，具體公開了一種鈦合金表面隔熱/雷達吸波一體化復合涂層，所述復合涂層為多層疊加結構，由內向外依次包括金屬黏結層、隔熱陶瓷層、雷達吸波層和防擴散陶瓷層，所述隔熱陶瓷層為氧化鋁?稀土鋯酸鹽復合陶瓷層，所述雷達吸波層為貼片式周期特性排列的以Bi₂O₃?SiO₂?B₂O₃系低熔點無鉛玻璃為粘結相、釕酸鉍?Ag為導電相的電阻型高溫電磁周期結構層，所述防擴散陶瓷層為稀土鋯酸鹽層。本發明還提供表面涂覆復合涂層的鈦合金材料及其制備方法。本發明的復合涂層具有優異的隔熱性能與雷達吸波性能，有效提高鈦合金基底的耐溫性、高溫熱沖擊性能與高溫吸波性能。

技術領域

本發明屬于高溫功能陶瓷涂層材料領域，特別涉及一種隔熱/雷達吸波一體化復合涂層、表面涂覆復合涂層的鈦合金材料及其制備方法。

背景技術

熱障涂層體系是金屬黏結層和陶瓷表層兩個部分組成，其中陶瓷表層因具有低熱導率特性，可以為金屬合金基底提供隔熱作用，從而有效降低鈦合金基底表面溫度。通常情況下，涂層隔熱效果主要取決于涂層表面溫度與涂層厚度，研究表明當表面溫度為1200℃時，陶瓷表層的厚度每提高25.4μm，金屬基底表面溫度可降低約4～6℃，通過在鈦合金基底表面涂覆熱障涂層(Thermal Barrier Coatings，TBCs)是快速、有效地提高其耐高溫能力和隔熱性能的主要手段之一。由于高溫部位電磁散射特征信號顯著，將面臨雷達制導武器攻擊的嚴峻威脅，采用高溫雷達吸波涂層可以有效降低高溫環境下金屬表面的電磁散射特征信號，從而降低雷達回波功率，實現其高溫雷達隱身功能ZL201110053460.7號中國專利、ZL201110052115.1號中國專利、ZL201210139046.2號中國專利、ZL201410128311.6號中國專利、ZL201610479707.4中國專利文獻分別公開了幾種基于陶瓷基復合材料的結構型吸波材料，但由于承載能力相對較低，且成本相對較高，難以滿足實際應用需求。而表面涂層技術因具備工藝技術簡單、對外形影響較小、不受工件形狀限制、成本低與可靠性高等優點，在鈦合金高溫部位采用高溫雷達吸波涂層可有效降低其電磁散射特征信號強度，在高溫雷達隱身材料領域具有廣泛的應用前景。

傳統的高溫雷達吸波涂層采用陶瓷涂層中添加雷達吸收劑的方案，一方面為了實現較好的雷達吸波性能，通常雷達吸收劑的添加量較多，從而導致涂層熱膨脹特性、力學性能均發生較大的變化，使其抗熱震性能明顯下降；另一方面由于添加的雷達吸收劑含量過多，復合涂層的熱導率將明顯升高，不利于涂層的隔熱性能。此外，由于涂層厚度較大，在實際服役過程中容易出現涂層分層或脫落現象，上述問題均是本領域研究人員需要重點解決的瓶頸問題。201710943403.3號中國專利文獻公開了一種耐高溫雷達紅外兼容隱身涂層及其制備方法，相對而言，涂層的厚度偏大、面密度較大且涂層抗熱震性能需要進一步提升，與實際應用需求仍有一定差距。為了實現涂層隔熱性能與雷達吸波功能一體化的應用要求，本專利公開了一種耐高溫、抗熱震性能優異的隔熱/雷達吸波一體化復合涂層、表面涂覆復合涂層的鈦合金材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足和缺陷，提供一種耐高溫、隔熱性能與抗熱震性能優異的隔熱/雷達吸波一體化復合涂層，并相應提供了表面涂覆復合涂層的鈦合金材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案為一種隔熱/雷達吸波一體化復合涂層，所述復合涂層為多層疊加結構，所述復合涂層由內向外依次包括金屬黏結層、隔熱陶瓷層、雷達吸波層和防擴散陶瓷層，所述隔熱陶瓷層為氧化鋁-稀土鋯酸鹽復合陶瓷層，所述雷達吸波層為貼片式周期特性排列的以Bi₂O₃-SiO₂-B₂O₃系低熔點無鉛玻璃為粘結相、釕酸鉍-Ag為導電相的電阻型高溫電磁周期結構層，所述防擴散陶瓷層為稀土鋯酸鹽層。