[發明專利]纖維增強陶瓷基復合材料天線罩/窗的制備方法和裝置

有效

• 申請號: 202110884290.0
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113501723B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 袁欽;周永江;郟保琪;曹義
• 申請（專利權）人: 寧波曙翔新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/14;C04B35/622;C04B35/624
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明涉及一種纖維增強陶瓷基復合材料天線罩/窗的制備方法和裝置，方法包括：將纖維預制件放在仿形模具上,以軟質膜和仿形模具構建密封空腔,對密封空腔連接溶膠單元和抽真空單元；對密封空腔抽真空，并加熱，排除密封空腔內和纖維預制件中的空氣和水分；灌入溶膠進行真空浸漬；在軟質膜上覆蓋壓力傳導介質,將纖維預制件壓靠在仿形模具上；進行干燥?凝膠化處理；重復前述步驟使纖維預制件增重到50％后取下；將預制件在馬弗爐中燒結獲得半致密的復材制品，對復材制品致密化直至密度達到要求獲得成品。本發明可實現CFRCMCs天線罩/窗的近凈成型，且產品上各位置處的纖維體積分數和復材密度均勻，保證了產品力學、物理和電性能均勻。

技術領域

本發明涉及一種纖維增強陶瓷基復合材料天線罩/窗的制備方法和裝置。

背景技術

耐高溫透波材料是一類廣泛用于導彈、空天飛機、運載火箭和可重復使用飛行器上的多功能介質材料，其主要用于制造各種飛行器上的天線罩和天線窗等結構件，作用是實現電磁波高效傳輸和有效通訊的同時，保護內部制導系統，是集“透波-承載-防熱”于一體的構件。

飛行器在高速飛行時，氣動熱引起的溫度升高大致與飛行速度的平方成正比，所以速度在4Ma以上的飛行器的天線罩/窗一般采用單相陶瓷或纖維增強陶瓷基復合材料(Continuous fibers reinforced ceramic matrix composites,CFRCMCs)來制備。纖維的加入對陶瓷基體起到了明顯的增韌作用，使CFRCMCs制造的天線罩/窗能承受更高的熱力聯合載荷狀態，而且還改善了產品的加工性，降低了大尺寸構件成型難度。

在現有技術中，透波CFCMCs主要由透波陶瓷纖維和透波陶瓷基體構成。其中，透波陶瓷纖維主要包括：石英纖維(SiO_2f)，氮化硼纖維(BN_f)，氮化硅纖維(Si₃N_4f)，氧化鋁纖維(Al₂O_3f)，硅硼氮纖維(SiBN_f)，硅氮氧纖維(SiNO_f)，等。透波陶瓷基體主要包括：石英(SiO₂)，氮化硼(BN)，氮化硅(Si₃N₄)，氧化鋁(Al₂O₃)，硅硼氮纖維(SiBN)，等。當前，以氧化物陶瓷SiO₂或Al₂O₃作為基體的透波CFCMCs被廣泛應用和研究，復合材料體系主要包括：石英纖維增強石英(SiO_2f/SiO₂)、石英纖維增強氧化鋁(SiO_2f/Al₂O₃)、石英纖維增強氮化物和石英陶瓷(SiO_2f/(SiO₂+BN))，氮化物纖維增強石英基復材(如，Si₃N_4f/SiO₂，BN_f/SiO₂,SiNO_f/SiO₂，等)。氧化物陶瓷基體一般是由相應的氧化物溶膠經過“干燥-凝膠化-高溫燒結”轉化而來。進而以上氧化物陶瓷基復合材料天線罩/窗的制造過程一般包括以下工藝環節：(1)纖維預制件的成型；(2)纖維預制件的脫膠；(3)利用包含基體陶瓷組元的溶膠(硅溶膠、鋁溶膠，等)對纖維預制件進行真空/壓力浸漬；(4)溶膠的干燥-凝膠化；(5)高溫燒結，以及步驟(3)～(5)的重復循環以實現致密化。