CN111114034A - 一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及其制备方法。包括致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层,致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。在2‑512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥‑8dB。实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能，即在雷达天线工作频段内的电磁波可以近乎无损耗地通过制导窗口从而保证舰艇的正常通信；在高频段内能够对衰减的电磁波实现频率的选择，进而实现对电磁波的宽频带吸收。

Description

一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及制备方法
技术领域
本发明涉及磁隐身技术,具体涉及一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及制备方法。
背景技术
随着电磁隐身技术在国防科技领域的迅猛发展，电磁隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电磁五位一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段，并受到了世界各军事大国的高度重视。在海洋舰艇方面，舰艇的多功能通信桅杆都是采用金属材质，天线的雷达反射截面(RCS)较大，是敌方潜巡逻机探测我艇的主要目标之一。为提高舰艇的生存和作战能力，必须对其通信桅杆进行雷达隐身处理，使其带内透过，带外隐身，还要满足承载、耐海水腐蚀等性能要求。目前常规的介质透波材料无法实现RCS减缩的功能，传统的吸波材料在减小后向散射的同时又会影响武器装备的正常通信。针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及其制备方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，包括致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层,致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。
致密氮化硅陶瓷基体的厚度为3.0-10.0mm；超材料吸波层的厚度为0.5-3.0mm。
致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层通过粘结剂粘结成一体。胶层的厚度控制在0.5-1.5mm。
致密氮化硅陶瓷基体制备原料包括：
氮化硅80-95重量份，
稀土氧化物5-20重量份，
添加剂用量为氮化硅与稀土氧化物总重的3-15％。
添加剂包括粘结剂、增塑剂及润滑剂。粘结剂、增塑剂及润滑剂的重量比可以为(1-5):1:1
其中，
氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；
稀土氧化物粒径＜1.5μm，稀土氧化物为氧化铝、氧化钇、氧化镧、氧化钐中的至少一种。
致密氮化硅陶瓷基体制备原料还包括分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比可以为(1-2.5)：1，该分散介质可以为无水乙醇。
超材料吸波层为多层结构，为介质层、金属反射层、频率选择表面层、吸波层中的至少三种。
其中，介质层是由硅橡胶组成的；
金属反射层是由金属材料组成，金属材料为铜、金、银中的至少一种；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状包括“Y”字型、“十”字型、方型等基本单元以及复合结构单元；
吸波层中加入吸波剂，吸波剂为碳粉、羟基铁、石墨、铁氧体中的一种或多种，其中吸波剂的粒径为0.5-150μm，吸波剂的重量占吸波层的0.5％-20％。通过30-150MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
所述隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
根据本发明的另一个方面，提供了上述所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，该陶瓷材料用于舰艇通信桅杆。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
将致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。
其中，致密氮化硅陶瓷基体的制备过程包括：
将氮化硅、稀土氧化物、添加剂混合，经过湿法球磨，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm；
所述球形颗粒料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为80-200MPa；
陶瓷生坯在1.5-6.0MPa气氛压力、1750-1950℃温度下烧结得陶瓷毛坯；
陶瓷毛坯经精密冷加工、后处理后制得致密氮化硅陶瓷基体。
致密氮化硅陶瓷基体密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
后处理包括去除杂质处理及热处理。去除杂质处理为酸洗、水洗等处理。热处理温度为500-950℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明示例的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，包括致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层,致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能，即在雷达天线工作频段内的电磁波可以近乎无损耗地通过制导窗口从而保证舰艇的正常通信；在高频段内能够对衰减的电磁波实现频率的选择，进而实现对电磁波的宽频带吸收。
2、本发明示例的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，创造性的将致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，为本领域首创，具有开拓性的意义，通过该独创制备方法的设计，实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
附图说明
图1为3mm陶瓷基体加载0.6mm不同结构吸波层的反射率测试结果曲线图；
图2为4mm陶瓷基体加载不同吸波层的反射率测试结果曲线图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：
本实施例提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其步骤为：
将制备的致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层通过耐海水性能的粘结剂粘结在一起，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。其中陶瓷基体的厚度为3.0-10.0mm；超材料吸波层的厚度为0.5-3.0mm；耐海水性能的粘结剂为黑龙江石化院的J-250粘结剂，胶层的厚度控制在0.5-1.5mm。该隐身/透波一体化陶瓷材料可实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。
具体制备过程如下：
(1)耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体制备
①原料处理：选用耐海水冲刷、耐海水腐蚀的氮化硅粉体为主要原材料，氮化硅粉体的重量百分比为80％-95％，且氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；稀土氧化物的重量百分比为5％-20％，且稀土氧化物粉体的组分含量＞99.5％，粒径＜1.5μm。其中稀土氧化物为氧化铝、氧化钇、氧化镧、氧化钐中的至少一种。其他有机添加剂的用量为氮化硅粉体与稀土氧化物总重的3％-15％，其他有机添加剂为粘结剂、增塑剂及润滑剂等。
以氮化硅研磨球为研磨介质，无水乙醇为分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比为(1-2.5)：1，混合粉料经过湿法球磨24-84h，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm。
②冷等静压成型
喷雾造粒粉料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为80-200MPa，保压时间1-5min。
③气氛压力烧结
将陶瓷生坯放置于气氛压力烧结炉中烧结，且氮气为保护气氛。其中氮气压力为1.5-6.0MPa，烧成温度为1750-1950℃，保温时间为2-6h。烧结后致密氮化硅陶瓷密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
④精密冷加工
根据设计要求的形状尺寸进行加工，其中加工精度控制在±0.05mm。
⑤后处理
将加工后的陶瓷基体经过酸洗、水洗等处理，除去加工带入的杂质。然后在500-950℃，保温时间1-5h的温度制度下进行热处理，即得耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体。
(2)超材料吸波层的制备
超材料吸波层为多层结构，一般n＞2(n代表层数)，由介质层、金属反射层、频率选择表面(FSS)层、吸波层等组成，每层厚度为0.05-1.5mm。
其中介质层是由硅橡胶组成的；
金属反射层是由金属材料组成，金属材料为铜、金、银的至少一种；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状包括“Y”字型、“十”字型等基本单元以及复合结构单元；
吸波层中加入吸波剂，包含碳粉、羟基铁、石墨、铁氧体等吸波剂中的一种或多种，其中吸波剂的粒径为0.5-150μm，吸波剂的重量含量为0.5％-20％。
通过30-150MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
图1和图2是分别采用不同厚度的陶瓷及吸波层制备的隐身/透波一体化陶瓷材料的反射率衰减的测试结果，由此可知，该隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
实施例二：
本实施例提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其步骤为：
将制备的致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层通过耐海水性能的粘结剂粘结在一起，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。其中陶瓷基体的厚度为8.0mm；超材料吸波层的厚度为3.0mm；耐海水性能的粘结剂为黑龙江石化院的J-250粘结剂，胶层的厚度控制在1.5mm。该隐身/透波一体化陶瓷材料可实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。
具体制备过程如下：
(1)耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体制备
①原料处理：选用耐海水冲刷、耐海水腐蚀的氮化硅粉体为主要原材料，氮化硅粉体80kg，且氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；稀土氧化物20kg，且稀土氧化物粉体的组分含量＞99.5％，粒径＜1.5μm。其中稀土氧化物为氧化铝、氧化钇的混合物，氧化铝、氧化钇重量比为3:2。其他有机添加剂粘结剂1kg、增塑剂1kg及润滑剂1kg。
以氮化硅研磨球为研磨介质，无水乙醇为分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比为1：1，混合粉料经过湿法球磨48h，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm。
②冷等静压成型
喷雾造粒粉料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为80MPa，保压时间5min。
③气氛压力烧结
将陶瓷生坯放置于气氛压力烧结炉中烧结，且氮气为保护气氛。其中氮气压力为1.5-2.5MPa，烧成温度为1750℃，保温时间为6h。烧结后致密氮化硅陶瓷密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
④精密冷加工
根据设计要求的形状尺寸进行加工，其中加工精度控制在±0.05mm。
⑤后处理
将加工后的陶瓷基体经过酸洗、水洗等处理，除去加工带入的杂质。然后在650℃，保温时间3h的温度制度下进行热处理，即得耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体。
(2)超材料吸波层的制备
超材料吸波层由介质层、金属反射层、频率选择表面(FSS)层、吸波层组成，介质层厚度0.5mm，金属反射层厚度为0.5mm，频率选择表面(FSS)层厚度为0.7mm，吸波层厚度为1.3mm。
其中介质层是由硅橡胶组成的；
金属反射层是由金属材料组成，金属材料为铜；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状为“Y”字型基本单元；
吸波层中加入吸波剂，包含碳粉、羟基铁、石墨、铁氧体，其中吸波剂的粒径为0.5-150μm，吸波剂的重量占吸波层重量的20％，碳粉、羟基铁、石墨、铁氧体的重量比为1:2:1:1。
通过30MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
该隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
实施例三：
本实施例提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其步骤为：
将制备的致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层通过耐海水性能的粘结剂粘结在一起，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。其中陶瓷基体的厚度为3.0mm；超材料吸波层的厚度为0.5mm；耐海水性能的粘结剂为黑龙江石化院的J-250粘结剂，胶层的厚度控制在1mm。该隐身/透波一体化陶瓷材料可实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。
具体制备过程如下：
(1)耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体制备
①原料处理：选用耐海水冲刷、耐海水腐蚀的氮化硅粉体为主要原材料，氮化硅粉体95kg，且氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；稀土氧化物5kg，且稀土氧化物粉体的组分含量＞99.5％，粒径＜1.5μm。其中稀土氧化物为氧化镧。其他有机添加剂粘结剂7.5kg、增塑剂3.75kg及润滑剂3.75kg。
以氮化硅研磨球为研磨介质，无水乙醇为分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比为2.5：1，混合粉料经过湿法球磨24h，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm。
②冷等静压成型
喷雾造粒粉料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为200MPa，保压时间1min。
③气氛压力烧结
将陶瓷生坯放置于气氛压力烧结炉中烧结，且氮气为保护气氛。其中氮气压力为6.0MPa，烧成温度为1950℃，保温时间为2h。烧结后致密氮化硅陶瓷密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
④精密冷加工
根据设计要求的形状尺寸进行加工，其中加工精度控制在±0.05mm。
⑤后处理
将加工后的陶瓷基体经过酸洗、水洗等处理，除去加工带入的杂质。然后在600℃，保温时间3h的温度制度下进行热处理，即得耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体。
(2)超材料吸波层的制备
超材料吸波层为多层结构，由金属反射层、频率选择表面(FSS)层、吸波层组成，金属反射层厚度为0.1mm，频率选择表面(FSS)层厚度为0.2mm，吸波层厚度为0.2mm。
其中，
金属反射层是由金属材料组成，金属材料为铜、金和银混合物，铜、金和银重量比为1:1:2；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状为“十”字型等基本单元；
吸波层中加入吸波剂，包含碳粉、羟基铁，其中吸波剂的粒径为(0.5-150)μm，吸波剂的重量占吸波层重量的10％，碳粉、羟基铁重量比为1:1。
通过150MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
该隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
实施例四：
本实施例提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其步骤为：
将制备的致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层通过耐海水性能的粘结剂粘结在一起，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。其中陶瓷基体的厚度为4.0mm；超材料吸波层的厚度为2.45mm；耐海水性能的粘结剂为黑龙江石化院的J-250粘结剂，胶层的厚度控制在1.0mm。该隐身/透波一体化陶瓷材料可实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。
具体制备过程如下：
(1)耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体制备
①原料处理：选用耐海水冲刷、耐海水腐蚀的氮化硅粉体为主要原材料，氮化硅粉体90kg，且氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；稀土氧化物10kg，且稀土氧化物粉体的组分含量＞99.5％，粒径＜1.5μm。其中稀土氧化物包含氧化铝、氧化钇、氧化镧及氧化钐，氧化铝、氧化钇、氧化镧及氧化钐重量比为3:2:1:1。其他有机添加剂粘结剂4kg、增塑剂3kg及润滑剂3kg。
以氮化硅研磨球为研磨介质，无水乙醇为分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比为1.5：1，混合粉料经过湿法球磨84h，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm。
②冷等静压成型
喷雾造粒粉料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为100MPa，保压时间2min。
③气氛压力烧结
将陶瓷生坯放置于气氛压力烧结炉中烧结，且氮气为保护气氛。其中氮气压力为4.0MPa，烧成温度为1800℃，保温时间为4h。烧结后致密氮化硅陶瓷密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
④精密冷加工
根据设计要求的形状尺寸进行加工，其中加工精度控制在±0.05mm。
⑤后处理
将加工后的陶瓷基体经过酸洗、水洗等处理，除去加工带入的杂质。然后在700℃，保温时间5h的温度制度下进行热处理，即得耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体。
(2)超材料吸波层的制备
超材料吸波层为多层结构，由介质层、频率选择表面(FSS)层、吸波层组成，介质层厚度为0.5mm，频率选择表面(FSS)层厚度为0.7mm，吸波层厚度为1.25mm。
其中介质层是由硅橡胶组成的；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状包括“Y”字型、“十”字型等复合结构单元；
吸波层中加入吸波剂，包含铁氧体，其中吸波剂的粒径为(0.5-150)μm，吸波剂的重量占吸波层重量的0.5％。
通过50MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
该隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
实施例五：
本实施例提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其步骤为：
将制备的致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层通过耐海水性能的粘结剂粘结在一起，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。其中陶瓷基体的厚度为5.0mm；超材料吸波层的厚度为3.0mm；耐海水性能的粘结剂为黑龙江石化院的J-250粘结剂，胶层的厚度控制在1.5mm。该隐身/透波一体化陶瓷材料可实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。
具体制备过程如下：
(1)耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体制备
①原料处理：选用耐海水冲刷、耐海水腐蚀的氮化硅粉体为主要原材料，氮化硅粉体85kg，且氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；稀土氧化物15kg，且稀土氧化物粉体的组分含量＞99.5％，粒径＜1.5μm。其中稀土氧化物包含氧化铝、氧化钇、氧化镧及氧化钐,氧化铝、氧化钇、氧化镧及氧化钐重量比为3:2:1:2。其他有机添加剂粘结剂6kg、增塑剂4kg及润滑剂4kg。
以氮化硅研磨球为研磨介质，无水乙醇为分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比为2：1，混合粉料经过湿法球磨36h，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm。
②冷等静压成型
喷雾造粒粉料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为120MPa，保压时间3min。
③气氛压力烧结
将陶瓷生坯放置于气氛压力烧结炉中烧结，且氮气为保护气氛。其中氮气压力为3.0MPa，烧成温度为1750℃，保温时间为4h。烧结后致密氮化硅陶瓷密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
④精密冷加工
根据设计要求的形状尺寸进行加工，其中加工精度控制在±0.05mm。
⑤后处理
将加工后的陶瓷基体经过酸洗、水洗等处理，除去加工带入的杂质。然后在950℃，保温时间1h的温度制度下进行热处理，即得耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体。
(2)超材料吸波层的制备
超材料吸波层为多层结构，由介质层、金属反射层、频率选择表面(FSS)层、吸波层等组成，每层厚度为0.75mm。
其中介质层是由硅橡胶组成的；
金属反射层是由金属材料组成，金属材料为金或银；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状包括“Y”字型、“十”字型、方型等复合结构单元；
吸波层中加入吸波剂，包含羟基铁、石墨、铁氧体，其中吸波剂的粒径为(0.5-150)μm，吸波剂的重量含量为15％。羟基铁、石墨、铁氧体重量比为1:1:1。
通过100MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
该隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
实施例六：
本实施例提供了一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其步骤为：
将制备的致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层通过耐海水性能的粘结剂粘结在一起，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。其中陶瓷基体的厚度为3.5mm；超材料吸波层的厚度为2.5mm；耐海水性能的粘结剂为黑龙江石化院的J-250粘结剂，胶层的厚度控制在0.5mm。该隐身/透波一体化陶瓷材料可实现雷达电磁波在低频透过、高频隐身的功能。
具体制备过程如下：
(1)耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体制备
①原料处理：选用耐海水冲刷、耐海水腐蚀的氮化硅粉体为主要原材料，氮化硅粉体85kg，且氮化硅粉体粒径为0.5-1.5μm，α相含量≥93％；稀土氧化物15kg，且稀土氧化物粉体的组分含量＞99.5％，粒径＜1.5μm。其中稀土氧化物包含氧化镧及氧化钐，氧化镧及氧化钐重量比为1:2。其他有机添加剂粘结剂5kg、增塑剂4kg及润滑剂4kg。
以氮化硅研磨球为研磨介质，无水乙醇为分散介质，分散介质用量与氮化硅和稀土氧化物总重的重量比为1.5：1，混合粉料经过湿法球磨40h，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm。
②冷等静压成型
喷雾造粒粉料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为140MPa，保压时间3min。
③气氛压力烧结
将陶瓷生坯放置于气氛压力烧结炉中烧结，且氮气为保护气氛。其中氮气压力为3.0MPa，烧成温度为1750℃，保温时间为4h。烧结后致密氮化硅陶瓷密度≥3.2g/cm3，气孔率≤0.5％，介电常数为7.0-7.5，介电损耗为≤8×10-3，抗弯强度≥600MPa。
④精密冷加工
根据设计要求的形状尺寸进行加工，其中加工精度控制在±0.05mm。
⑤后处理
将加工后的陶瓷基体经过酸洗、水洗等处理，除去加工带入的杂质。然后在950℃，保温时间1h的温度制度下进行热处理，即得耐海水冲刷、耐海水腐蚀的致密氮化硅陶瓷基体。
(2)超材料吸波层的制备
超材料吸波层为多层结构，由介质层、金属反射层、频率选择表面(FSS)层、吸波层组成，介质层厚度为0.2mm，金属反射层厚度为0.3mm，频率选择表面(FSS)层厚度为0.5mm，吸波层厚度为1.5mm。
其中介质层是由硅橡胶组成的；
金属反射层是由金属材料组成，金属材料为铜、银混合物，铜、银重量比为1:3；
频率选择表面层是由周期排布的导电几何结构组成，其中导电几何结构的形状包括“Y”字型、“十”字型、方型等复合结构单元；
吸波层中加入吸波剂，包含石墨、铁氧体，其中吸波剂的粒径为(0.5-150)μm，吸波剂的重量含量为10％。石墨、铁氧体重量比为1:1。
通过140-150MPa的机械压力将制备的每层材料复合在一起形成超材料吸波层。
该隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，包括致密氮化硅陶瓷基体和超材料吸波层,致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，致密氮化硅陶瓷基体的厚度为3.0-10.0mm；超材料吸波层的厚度为0.5-3.0mm。
3.根据权利要求1所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层通过粘结剂粘结成一体，胶层的厚度控制在0.5-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，致密氮化硅陶瓷基体制备原料包括：
氮化硅80-95重量份，
稀土氧化物5-20重量份，
添加剂用量为氮化硅与稀土氧化物总重的3-15％。
5.根据权利要求1所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，超材料吸波层为多层结构，为介质层、金属反射层、频率选择表面层、吸波层中的至少三种。
6.根据权利要求1-5任一所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，所述隐身/透波一体化陶瓷材料在2-512MHz透过率≥90％，在X波段的反射率衰减≥-8dB。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料，其特征是，所述海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料用于舰艇通信桅杆。
8.一种基于权利要求1-6任一所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
将致密氮化硅陶瓷基体与超材料吸波层连接成一体，即得隐身/透波一体化陶瓷材料。
9.根据权利要求8所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其特征是，致密氮化硅陶瓷基体的制备过程包括：
将氮化硅、稀土氧化物、添加剂混合，经过湿法球磨，然后经过喷雾造粒塔形成球形颗粒料，粒径控制在30-80μm；
所述球形颗粒料经过冷等静压成型制成陶瓷生坯，其中成型压力为80-200MPa；
陶瓷生坯在1.5-6.0MPa气氛压力、1750-1950℃温度下烧结得陶瓷毛坯；
陶瓷毛坯经精密冷加工、后处理后制得致密氮化硅陶瓷基体。
10.根据权利要求9所述的海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料的制备方法，其特征是，后处理包括去除杂质处理及热处理。
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