CN108178657B - 一种高强度透波陶瓷罩及其制备方法 - Google Patents

一种高强度透波陶瓷罩及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度透波陶瓷罩。本发明还公开了该高强度透波陶瓷罩的制备方法：原料预处理→制浆→浇注成型→脱模→干燥→烧结→检验→机械加工→后处理。本发明使用的浆料的配方为：石英玻璃粉末、水、乳酸、造孔剂、增强剂。与现有技术相比，本发明制备得到的高强度透波陶瓷罩具有优异的透波性，同时还具备很高的强度和韧性，能够满足高速天线罩的力学性能要求。

Description

一种高强度透波陶瓷罩及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体设计一种高强度透波陶瓷罩及其制备方法。
背景技术
在无机材料中，二氧化硅陶瓷的介电常数很低，满足高速天线罩用透波材料的介电性能要求，但其力学性能不佳，尤其是较低的强度和较差的韧性，限制了其在高速天线罩上的应用。本发明通过增加孔隙率和引入增强剂来降低其介电常数同时又提高陶瓷罩的强度与韧性。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供了一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理；
S2制浆；
S3浇注成型；
S4脱模；
S5干燥；
S6烧结；
S7检验；
S8机械加工
S9后处理。
优选的，一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用粉碎机粉碎，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在稀盐酸中浸泡；再用水冲洗后烘干，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按比例加入到球磨机中球磨，得到浆料；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置脱水成型；
S4脱模：通过脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：坯体经红外干燥、自然干燥后得到干燥后的；
S6烧结：将干燥后的在高温下烧结，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用热水对成型坯体进行冲洗，自然晾干后高温烘干除油，冷却至室温后得到高强度透波陶瓷罩。
作为其中一种优选方案，所述的高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用粉碎机粉碎，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数9.5％～20％的稀盐酸中浸泡1～2天，再用水冲洗后在105～120℃下烘20～40分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比(8～9):(2～4):(1～3)加入到球磨机中在环境湿度为60～80％、温度为20～35℃下球磨24～48h，得到浆料；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置20～48h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为20～35℃之间、湿度为60～80％的条件下，红外干燥5～7天；然后在温度为20～35℃之间、湿度为60～80％的条件下，自然干燥5～7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以5.5～6.5℃/h的升温速率从20～35℃升温至140～160℃，并在140～160℃下恒温18～24h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至20～35℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以5.5～6.5℃/h的升温速率升温从20～35℃至1200～1300℃，并在1200～1300℃下恒温烧结6～10h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用70～80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为20～35℃之间、湿度为60～80％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以5.5～6.5℃/h的升温速率从升温20～35℃至800～1000℃，在800～1000℃恒温4～8h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
优选的，所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
石膏模主要起吸水作用，能够让浆料脱水成型；所述玻璃钢模为非孔材质，玻璃钢模的主要作用是确保制品形状和厚度，不起吸水作用。
优选的，所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：(2～4)：(4～8)的混合物。
优选的，所述成孔剂为萘粉和/或有机多孔材料。
作为其中一种优选方案，所述的成孔剂由萘粉和有机多孔材料按质量比1:3混合而成。
加入造孔剂能够预先对坯体形成一定量的空隙，进一步提高烧结后坯体的气孔率，使得陶瓷材料的介电常数降低，最后得到的高强度透波陶瓷罩具备良好的透波性。
本发明添加的有机多孔材料的结构更复杂，使得烧结成型的陶瓷材料中的孔隙结构更加复杂，孔隙率更高。
优选的，所述增强剂为六方氮化硼、氮化硼纤维、磷酸铬铝中的一种或者多种的混合。
作为其中一种优选方案，所述增强剂为氮化硼纤维、磷酸铬铝按质量比(1～3)：(1～3)混合而成。
优选的，所述氮化硼纤维的制备方法如下：将7～8g硼酸、7～8g三聚氰胺、1～3g十二烷基磺酸钠、200～400mL水混合均匀，在65～85℃水浴下冷凝回流4～8h，然后在室温下静置1～2天，出现白色沉淀，将白色沉淀物分离，在105～120℃下干燥30～60min即得氮化硼纤维。
优选的，磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将40～50份质量分数为60～80％的磷酸和8～15质量份氢氧化铝混合，在搅拌转速300～600r/min、60～130℃下反应25～50min，再加入4～11份氧化铬在转速300～600r/min、60～130℃下反应30～45min；最后加入2～6份甲醇在转速300～600r/min、90～170℃反应40～80min，得到的浆料在105～120℃下烘4～8小时，再将烘干后的样品于200～400℃下煅烧1～3小时，即制得磷酸铬铝。
另一种优选方案，所述增强剂为氮化硼纤维、改性磷酸铬铝按质量比(1～3)：(1～3)混合而成。
优选的，改性磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将40～50份质量分数为60～80％的磷酸和8～15份氢氧化铝混合，在搅拌转速300～600r/min、60～130℃下反应25～50min，再加入4～11份氧化铬在转速300～600r/min、60～130℃下反应30～45min；然后加入1～4份氧化镧在转速300～600r/min、90～170℃下反应15～35min，最后加入2～6份甲醇在转速300～600r/min、90～170℃反应40～80min，得到的浆料在105～120℃下烘4～8小时，再将烘干后的样品于200～400℃下煅烧1～3小时，即制得改性磷酸铬铝。
一种高强度透波陶瓷罩，通过上述的方法制备得到。
本发明的有益效果：
本发明一种高强度透波陶瓷罩，具备低的介电常数和损耗角正切。较低的介电常数和损耗角正切，使得本发明的高强度透波陶瓷罩具备优良的透波性能。不仅如此，本发明的高强度透波陶瓷罩的制备方法中，在浆料中添加了增强剂，使得本发明的高强度透波陶瓷罩可以承受在高速下产生的高温而不变形、破损。
具体实施方式
实施例1
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的成孔剂为萘粉。
所述增强剂为六方氮化硼。
实施例2
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的成孔剂为萘粉。
所述增强剂为氮化硼纤维。
所述氮化硼纤维的制备方法如下：将7.5g硼酸、7.5g三聚氰胺、1.5g十二烷基磺酸钠、300mL水混合均匀，在70℃水浴下冷凝回流5h，然后在室温下静置1天，出现白色沉淀，抽滤，在105℃下干燥50min即得氮化硼纤维。
实施例3
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的成孔剂为萘粉。
所述增强剂为磷酸铬铝。
所述磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将50份质量分数为70％的磷酸水溶液和10份氢氧化铝混合，在搅拌转速500r/min、80℃下反应40min，再加入8份氧化铬在转速500r/min、80℃下反应40min；最后加入5份甲醇在转速500r/min、150℃反应60min，将得到的浆料在120℃烘6小时，再将烘干后的样品于200℃煅烧2h，即制得磷酸铬铝。
实施例4
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的成孔剂为萘粉。
所述增强剂为改性磷酸铬铝。
所述改性磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将50份质量分数为70％的磷酸水溶液和10份氢氧化铝混合，在搅拌转速500r/min、80℃下反应40min，再加入8份氧化铬在转速500r/min、80℃下反应40min；然后加入3份氧化镧在转速500r/min、150℃下反应20min，最后加入5份甲醇在转速500r/min、150℃反应60min，将得到的浆料在120℃烘6小时，再将烘干后的样品于200℃煅烧2h，即制得改性磷酸铬铝。
实施例5
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的造孔剂为萘粉。
所述增强剂为氮化硼纤维、改性磷酸铬铝按质量比3：1混合而成。
所述氮化硼纤维的制备方法如下：将7.5g硼酸、7.5g三聚氰胺、1.5g十二烷基磺酸钠、300mL水混合均匀，在70℃水浴下冷凝回流5h，然后在室温下静置1天，出现白色沉淀，抽滤，在105℃下干燥30～60min即得氮化硼纤维。
所述改性磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将50份质量分数为70％的磷酸和10份氢氧化铝混合，在搅拌转速500r/min、80℃下反应40min，再加入8份氧化铬在转速500r/min、80℃下反应40min；然后加入3份氧化镧在转速500r/min、150℃下反应20min，最后加入5份甲醇在转速500r/min、150℃反应60min，将得到的浆料在120℃烘6小时，再将烘干后的样品于200℃煅烧2h，即制得改性磷酸铬铝。
实施例6
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、成孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的成孔剂为有机多孔材料。
所述有机多孔材料的制备参考李泉丹-重庆大学硕士学位论文-几种氮掺杂有机多孔材料的合成与应用中2.2实验部分①Ullmann反应合成氮杂有机多孔材料制备而得。
所述增强剂为氮化硼纤维、改性磷酸铬铝按质量比3：1混合而成。
所述氮化硼纤维的制备方法如下：将7.5g硼酸、7.5g三聚氰胺、1.5g十二烷基磺酸钠、300mL水混合均匀，在70℃水浴下冷凝回流5h，然后在室温下静置1天，出现白色沉淀，抽滤，在105℃下干燥30～60min即得氮化硼纤维。
所述改性磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将50份质量分数为70％的磷酸和10份氢氧化铝混合，在搅拌转速500r/min、80℃下反应40min，再加入8份氧化铬在转速500r/min、80℃下反应40min；然后加入3份氧化镧在转速500r/min、150℃下反应20min，最后加入5份甲醇在转速500r/min、150℃反应60min，将得到的浆料在120℃烘6小时，再将烘干后的样品于200℃煅烧2h，即制得改性磷酸铬铝。
实施例7
一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用鄂式粉碎机粉碎至30mm的碎片，得到的粉末用水冲洗，冲洗后在质量分数15％的稀盐酸中浸泡1天除去铁离子，再用超纯水冲洗后在120℃下烘30分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比8:3:3加入到球磨机中在环境湿度为75％、温度为25℃下球磨48h，得到浆料；每1000kg石英玻璃碎片、水、添加剂的混合物添加50颗直径10mm的氧化铝球；所述氧化铝球的莫氏硬度为9；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置24h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为25℃、湿度为75％的条件下，红外干燥7天；然后在温度为25℃、湿度为75％的条件下，自然干燥7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以6.25℃/h的升温速率从25℃升温至150℃，并在150℃下恒温20h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至25℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率升温从25℃至1200℃，并在1200℃下恒温烧结6h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产需求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为25℃之间、湿度为75％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以6.25℃/h的升温速率从升温25℃至800℃，在800℃恒温4h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩。
所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：2：6。
所述的造孔剂由萘粉和有机多孔材料按质量比1:3混合而成。
所述有机多孔材料的制备参考李泉丹-重庆大学硕士学位论文-几种氮掺杂有机多孔材料的合成与应用中2.2实验部分①Ullmann反应合成氮杂有机多孔材料制备而得。
所述增强剂为氮化硼纤维、改性磷酸铬铝按质量比3：1混合而成。
所述氮化硼纤维的制备方法如下：将7.5g硼酸、7.5g三聚氰胺、1.5g十二烷基磺酸钠、300mL水混合均匀，在70℃水浴下冷凝回流5h，然后在室温下静置1天，出现白色沉淀，抽滤，在105℃下干燥30～60min即得氮化硼纤维。
所述改性磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将50份质量分数为70％的磷酸和10份氢氧化铝混合，在搅拌转速500r/min、80℃下反应40min，再加入8份氧化铬在转速500r/min、80℃下反应40min；然后加入3份氧化镧在转速500r/min、150℃下反应20min，最后加入5份甲醇在转速500r/min、150℃反应60min，将得到的浆料在120℃烘6小时，再将烘干后的样品于200℃煅烧2h，即制得改性磷酸铬铝。
实施例中部分原料的来源如下：
石英玻璃管：东海县芮嘉石英制品有限公司。
氧化铝球：直径10mm，莫氏硬度为9，江西鑫陶科技股份有限公司。
萘粉：研磨至200目，CAS号：91-20-3，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
十二烷基磺酸钠：CAS号：2386-53-0。
测试例1
弯曲强度：本实验采用RGM-4100型万能试验机测试样品的弯曲强度。将实施例1～7中步骤S7中切割多余的坯体按50mm×5mm×5mm打磨制备得到测试样，使用游标卡尺测量样品的长度、厚度以及宽度，按照GB/T6569-2006三点弯曲法测试本发明的高强度透波陶瓷罩的弯曲强度。
介电性能测试：材料的介电常数ε和损耗角正切tanδ采用E5071C型矢量网络分析仪进行测试。高温透波材料须有较低的介电常数和损耗角正切，以达到高透波率的性能要求。将实施例1～7中步骤S7中切割多余的坯体按Φ50.5mm×(2.6±0.3)mm打磨制备得到测试样，测试的频段为8～12GHz，测试温度为25～1600℃。
表1实施例1～7制备的高强度透波陶瓷罩的性能测试
实施例 介电常数ε 损耗角正切tanδ 弯曲强度(MPa)
实施例1 4.1 0.0023 35
实施例2 4.0 0.0023 44
实施例3 3.7 0.0020 38
实施例4 3.7 0.0021 46
实施例5 3.4 0.0016 58
实施例6 3.0 0.0013 52
实施例7 2.7 0.0008 66
从表1中以看出本发明的添加的造孔剂—有机多孔材料相比常规技术中常用的造孔剂—萘粉对透波陶瓷罩的孔隙率影响更显著，得到的透波陶瓷罩的透波性能更加优异。其原因可能在于：本发明添加的有机多孔材料的结构更复杂，使得烧结成型的陶瓷材料中的孔隙结构更加复杂，孔隙率更高。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高强度透波陶瓷罩的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1原料预处理：将石英玻璃管用粉碎机粉碎，得到的碎片用水冲洗，冲洗后在质量分数9.5％～20％的稀盐酸中浸泡1～2天，再用水冲洗后在105～120℃下烘20～40分钟，得到石英玻璃碎片；
S2制浆：将石英玻璃碎片、水、添加剂按质量比(8～9):(2～4):(1～3)加入到球磨机中在环境湿度为60～80％、温度为20～35℃下球磨24～48h，得到浆料；所述添加剂为乳酸、造孔剂、增强剂按质量比1：(2～4)：(4～8)的混合物；所述增强剂为氮化硼纤维、改性磷酸铬铝按质量比(1～3)：(1～3)混合而成；所述造孔剂由萘粉和有机多孔材料按质量比1:3混合而成；
S3浇注成型：将浆料注入具有所需形状的模具中，静置20～48h脱水成型；
S4脱模：通过自动脱模机脱模，得到坯体；
S5干燥：将坯体置于红外干燥室中，通过红外灯控制红外干燥室温度为20～35℃之间、湿度为60～80％的条件下，红外干燥5～7天；然后在温度为20～35℃之间、湿度为60～80％的条件下，自然干燥5～7天，得到干燥后的坯体；
S6烧结：将干燥后的坯体移至烘箱中，以5.5～6.5℃/h的升温速率从20～35℃升温至140～160℃，并在140～160℃下恒温18～24h，关闭烘箱，在烘箱中自然冷却至20～35℃；将坯体转移至高温电阻炉中，以5.5～6.5℃/h的升温速率升温从20～35℃至1200～1300℃，并在1200～1300℃下恒温烧结6～10h，得到粗坯；
S7检验：得到的粗坯经过灯照法或泡水法检验是否存在裂纹；
S8机械加工：将无裂纹的粗坯按生产要求尺寸进行常规切割、打磨、抛光得到成型坯体；
S9后处理：用70～80℃的热水对成型坯体进行冲洗，在温度为20～35℃之间、湿度为60～80％的条件下自然晾干，然后移入高温电阻炉中，以5.5～6.5℃/h的升温速率从升温20～35℃至800～1000℃，在800～1000℃恒温4～8h，关闭电阻炉，在电阻炉中自然冷却至室温，得到高强度透波陶瓷罩；
所述改性磷酸铬铝的制备方法如下：下述均为重量份，将40～50份质量分数为60～80％的磷酸和8～15份氢氧化铝混合，在搅拌转速300～600r/min、60～130℃下反应25～50min，再加入4～11份氧化铬在转速300～600r/min、60～130℃下反应30～45min；然后加入1～4份氧化镧在转速300～600r/min、90～170℃下反应15～35min，最后加入2～6份甲醇在转速300～600r/min、90～170℃反应40～80min，得到的浆料在105～120℃下烘4～8小时，再将烘干后的样品于200～400℃下煅烧1～3小时，即制得改性磷酸铬铝。
2.如权利要求1所述的高强度透波陶瓷罩的制备方法，其特征在于，所述氮化硼纤维的制备方法如下：将7～8g硼酸、7～8g三聚氰胺、1～3g十二烷基磺酸钠、200～400mL水混合均匀，在65～85℃水浴下冷凝回流4～8h，然后在室温下静置1～2天，出现白色沉淀，将白色沉淀物分离，在105～120℃下干燥30～60min即得氮化硼纤维。
3.如权利要求1所述的高强度透波陶瓷罩的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中模具分为外模和芯模；所述外模为石膏模，所述芯模为玻璃钢模。
4.一种高强度透波陶瓷罩，根据权利要求1～3中所述的任一方法制备得到。
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