CN111592373B - 石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩 - Google Patents

石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩 Download PDF

Info

Publication number
CN111592373B
CN111592373B CN201910128928.0A CN201910128928A CN111592373B CN 111592373 B CN111592373 B CN 111592373B CN 201910128928 A CN201910128928 A CN 201910128928A CN 111592373 B CN111592373 B CN 111592373B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quartz
based composite
composite material
blank
quartz fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910128928.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111592373A (zh
Inventor
栾强
王洪升
韦其红
张萍萍
刘小俊
石江
苏通
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd filed Critical Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co Ltd
Priority to CN201910128928.0A priority Critical patent/CN111592373B/zh
Publication of CN111592373A publication Critical patent/CN111592373A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111592373B publication Critical patent/CN111592373B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/82—Asbestos; Glass; Fused silica
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/422—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material
    • H01Q1/424—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material comprising a layer of expanded material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石英基复合材料制备方法，包括以下步骤:步骤1、制备石英纤维增强的发泡材料；步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，得到织物A；步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯；步骤4、向所述毛坯内填充气凝胶得石英纤维增强的石英基复合材料。利用非单层罩壁结构较为理想的实现了天线罩宽频带透过电磁波的目的。

Description

石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩
技术领域
本发明涉及天线罩，尤其涉及一种石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩。
背景技术
武器系统的天线外部一般增设天线罩，用以保护天线系统免受恶劣环境(风雨、冰雪、沙尘和太阳辐射等)的影响，使天线系统工作性能比较稳定、可靠，同时减轻天线系统的磨损、腐蚀和老化，延长使用寿命。
现在，新型武器系统的宽频透波需求，要求其天线罩必须在较高的温度下进一步扩大电磁波透过复合材料波长范围，宽频带透过电磁波，但是，目前制备天线罩的材料多采用介电常数低、机械强度高的材料，如玻璃钢、环氧树脂、高分子聚合物等，结构上多为单壁结构，较难达到高透波要求。
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石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩，改进天线罩材料的制备工艺，提高材料的制备精度，利用非单层罩壁结构较为理想的实现了天线罩宽频带透过电磁波的目的。
根据本发明的一个方面，提供一种石英基复合材料制备方法，包括以下步骤:
步骤1、制备石英纤维增强的发泡材料；
步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，得到织物A；
步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯；
步骤4、向所述毛坯内填充气凝胶得石英纤维增强的石英基复合材料。
进一步的，在石英纤维网胎预制体中浸入有机蜂窝材料或有机发泡材料，制备得到石英纤维增强的发泡材料。
进一步的，步骤3中：去除发泡材料的温度为:300℃-500℃；烧制毛坯的温度为700-900℃。
进一步的，去除发泡材料的时间为2-10h，烧制毛坯的时间为1.5-2.5h。
进一步的，所述硅溶胶中二氧化硅含量为20-50％，以重量计。
进一步的，步骤2中石英预制体的编织方式为2.5D编织、针刺、缝合或三维多向编织的一种或多种。
进一步的，步骤4中所述填充气凝胶的方法为：将所述毛坯浸渍正硅酸乙酯水溶胶，然后超临界干燥至形成气凝胶。
根据本发明的一个方面，提供一种石英基复合材料，通过上述石英基复合材料制备方法制备而成。
根据本发明的一个方面，提供一种天线罩，由上述石英基复合材料制备而成。
进一步的，述天线罩为耐高温的A夹层结构天线罩。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明以石英纤维增强的发泡材料为编织芯层，以立体编织的石英纤维预制体为表层，浸渍硅溶胶时发泡材料能够保护芯层，防止硅溶胶进入芯层，为后续填充气凝胶预留空间，且干燥后形成的二氧化硅，可作为基体增强复合材料的力学性能，热处理除掉发泡材料后填充气凝胶，得非单层结构的石英基复合材料,利用非单层罩壁结构较为理想的实现了天线罩宽频带透过电磁波的目的。
2、本发明表层以包覆二氧化硅的石英纤维预制体和芯层的石英纤维网胎预制体为基础烧结陶瓷，然后在芯层空隙内以及表层孔隙间填充气凝胶，表层的介电常数大于芯层的介电常数，电磁波在透过表层、芯层时能够产生折射，折射后能够增加电磁波透过复合材料波长范围，天线罩能够宽频带透过电磁波,并且耐温性能好，耐温长时间1200℃，短时间2500℃。
3、本发明A夹层结构天线罩，表层介电常数层为2.5-3.5，芯层介电常数1.2-1.5，改善现有单壁结构的介电常数低的缺点，提高天线罩的力学性能，并且电磁波透过天线罩时，可在罩壁产生折射，折射后能够增加电磁波透过天线罩的波长范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、芯层，2、表层。
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1：
由石英基复合材料制备而成的耐高温A夹层天线罩，如图1所示，该石英基复合材料由以下方法制备:
步骤1、在石英纤维网胎预制体中浸入有机蜂窝材料，如聚氨酯发泡材料，得到石英纤维增强的发泡材料。
步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，编织方式为2.5D编织、针刺、缝合或三维多向编织的一种或多种，得到织物A。
步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，浸渍时间为4h、循环操作8次至织物A为恒重为止，所述硅溶胶中二氧化硅含量为25％，以重量计；循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯，具体包括：
步骤3-1、去除发泡材料的温度为:320℃、时间为9h,以较低的温度将发泡的有机蜂窝材料缓慢烧除；
步骤3-2、烧制毛坯的温度为730℃，时间为2.3h。
步骤4、将所述毛坯浸渍正硅酸乙酯水溶胶,至石英纤维网胎预制体的空隙以及石英纤维预制体的孔隙间被完全浸渍，取出毛坯，超临界干燥至正硅酸乙酯水溶胶形成二氧化硅气凝胶，在芯层空隙内以及表层孔隙间填充气凝胶制备石英基复合材料。
本实施例以包覆二氧化硅的石英纤维预制体和石英纤维网胎预制体为基础烧结陶瓷，立体编织的石英纤维预制体为表层，石英纤维增强的发泡材料为芯层,浸渍硅溶胶，浸渍时发泡材料能够保护芯层，防止硅溶胶进入芯层,干燥后立体编织的石英纤维预制体表面包覆一层二氧化硅，以二氧化硅为基体，增强石英纤维预制体的力学性能；在氧化气氛下去除发泡材料得毛坯，氧化气氛：是指氧气充足,发泡材料完全燃烧，烧结过程中石英纤维预制体基本不发生形变，烧结前后的厚度相差不超过0.5mm，提高复合材料的制备精度，适应现代化武器的高科技精密制备。
表层烧结后存在孔隙，芯层的机蜂窝材料缓慢烧除后留有空隙。表层介电常数层为2.5-3.5；芯层介电常数为1.2-1.5，表层的介电常数大于芯层的介电常数，电磁波在透过表层、芯层时能够产生折射，折射后能够增加电磁波透过复合材料波长范围，该石英基复合材料耐温性能较好，温度800-1400℃下，可耐温时长为几十分钟至小时量级，温度2300-2700℃，可耐温时长为几十秒量级，具体见下表：
温度(℃) 耐温时长(s)
800 4500
1000 1200
1200 600
1400 300
2300 180
2500 96
2700 50
利用一体化的多层罩壁结构较为理想的实现了天线罩宽频带透过电磁波的目的。
实施例2：
由石英基复合材料制备而成的耐高温A夹层天线罩，该石英基复合材料由以下方法制备:
步骤1、在石英纤维网胎预制体中浸入有机发泡材料，得到石英纤维增强的发泡材料。
步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，编织方式为2.5D编织，得到织物A。
步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，浸渍时间为10h、循环操作6次至织物A为恒重为止,所述硅溶胶中二氧化硅含量为34％，以重量计；循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯，具体包括：
步骤3-1、去除发泡材料的温度为:400℃，时间为6h,以较低的温度将发泡的有机蜂窝材料缓慢烧除；
步骤3-2、烧制毛坯的温度为780℃，时间为2h,以包覆二氧化硅的石英纤维预制体和石英纤维网胎预制体为基础烧结陶瓷。
步骤4、将所述毛坯浸渍正硅酸乙酯水溶胶，至石英纤维网胎预制体的空隙以及石英纤维预制体的孔隙间被完全浸渍，经超临界干燥使正硅酸乙酯水溶胶形成二氧化硅气凝胶，并将所述毛坯表层加工至15mm，得石英纤维增强的石英基复合材料，其性能表征结果在允许误差范围内与实施例1相同。
实施例3：
由石英基复合材料制备而成的耐高温A夹层天线罩，该石英基复合材料由以下方法制备:
步骤1、在石英纤维网胎预制体中浸入有机发泡材料，得到石英纤维增强的发泡材料。
步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，得到织物A，编织方式为针刺。
步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，浸渍时间为18h、循环操作4次至织物A为恒重为止，所述硅溶胶中二氧化硅含量为46％，以重量计；循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯，具体包括：
步骤3-1、去除发泡材料的温度为:480℃，时间为3h,以较低的温度将发泡的有机蜂窝材料缓慢烧除；
步骤3-2、烧制毛坯的温度为870℃，时间为1.6h。
步骤4、将所述毛坯浸渍正硅酸乙酯水溶胶，至石英纤维网胎预制体的空隙以及石英纤维预制体的孔隙间被完全浸渍，超临界干燥至正硅酸乙酯水溶胶形成二氧化硅气凝胶，并将所述毛坯表层加工至26mm，得石英纤维增强的石英基复合材料，其性能表征结果在允许误差范围内与实施例1相同。
实施例4：
由石英基复合材料制备而成的耐高温A夹层天线罩，该石英基复合材料由以下方法制备:
步骤1、在石英纤维网胎预制体中浸入有机发泡材料，得到石英纤维增强的发泡材料。
步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，编织方式为2.5D编织、针刺、缝合或三维多向编织的一种或多种，得到织物A。
步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，浸渍时间为18h、循环操作4次至织物A为恒重为止，所述硅溶胶中二氧化硅含量为20％，以重量计；循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯，具体包括：
步骤3-1、去除发泡材料的温度为:300℃，时间为10h,以较低的温度将发泡的有机蜂窝材料缓慢烧除；
步骤3-2、烧制毛坯的温度为700℃，时间为2.5h。
步骤4、将所述毛坯浸渍正硅酸乙酯水溶胶，至石英纤维网胎预制体的空隙以及石英纤维预制体的孔隙间被完全浸渍，超临界干燥至正硅酸乙酯水溶胶形成二氧化硅气凝胶，并将所述毛坯表层加工至26mm，得石英纤维增强的石英基复合材料，该石英基复合材料耐温性能较好，温度800-1400℃下，可耐温时长为几十分钟至小时量级，温度2300-2700℃，可耐温时长为几十秒量级，其性能表征结果在允许误差范围内与实施例1相同。
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 (7)

1.石英基复合材料制备方法，其特征是，包括以下步骤:
步骤1、在石英纤维网胎预制体中浸入有机蜂窝材料或有机发泡材料，制备得到石英纤维增强的发泡材料；
步骤2、在所述发泡材料的表面编织石英纤维预制体，得到织物A；
步骤3、将所述织物A循环采用硅溶胶浸渍、干燥的方式，循环操作至恒重后，在氧化气氛下加热去除发泡材料并烧制毛坯，其中，去除发泡材料的温度为:300℃-500℃；烧制毛坯的温度为700-900℃；
步骤4、向所述毛坯内填充气凝胶得石英纤维增强的石英基复合材料，所述填充气凝胶的方法为：将所述毛坯浸渍正硅酸乙酯水溶胶，然后超临界干燥至形成气凝胶。
2.根据权利要求1所述的石英基复合材料制备方法，其特征是，去除发泡材料的时间为2-10h，烧制毛坯的时间为1.5-2.5h。
3.根据权利要求1所述的石英基复合材料制备方法，其特征是，所述硅溶胶中二氧化硅含量为20-50％，以重量计。
4.根据权利要求1所述的石英基复合材料制备方法，其特征是，步骤2中石英预制体的编织方式为2.5D编织、针刺、缝合或三维多向编织的一种或多种。
5.一种石英基复合材料，其特征是，由权利要求1-4任意一项所述的方法制备而成。
6.一种天线罩，其特征在于：由权利要求5所述的石英基复合材料制备而成。
7.根据权利要求6所述的一种天线罩，其特征在于：所述天线罩为耐高温的A夹层结构天线罩。
CN201910128928.0A 2019-02-21 2019-02-21 石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩 Active CN111592373B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910128928.0A CN111592373B (zh) 2019-02-21 2019-02-21 石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910128928.0A CN111592373B (zh) 2019-02-21 2019-02-21 石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111592373A CN111592373A (zh) 2020-08-28
CN111592373B true CN111592373B (zh) 2022-06-03

Family

ID=72181468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910128928.0A Active CN111592373B (zh) 2019-02-21 2019-02-21 石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111592373B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0155599A2 (de) * 1984-03-22 1985-09-25 Dornier Gmbh Radomwerkstoff
CN102557577A (zh) * 2011-11-01 2012-07-11 厦门纳美特新材料科技有限公司 一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备及方法
CN103101262A (zh) * 2013-02-19 2013-05-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种耐高温隔热夹层结构复合材料及其制备方法
CN106129615A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 湖北三江航天江北机械工程有限公司 宽频透波双层复合陶瓷天线罩罩体及其制备方法
CN109251043A (zh) * 2018-09-11 2019-01-22 航天材料及工艺研究所 一种耐烧蚀石英纤维增强氧化硅基复合材料的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160233578A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-11 Mitsubishi Electric Corporation Flight vehicle radome and method for producing flight vehicle radome

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0155599A2 (de) * 1984-03-22 1985-09-25 Dornier Gmbh Radomwerkstoff
CN102557577A (zh) * 2011-11-01 2012-07-11 厦门纳美特新材料科技有限公司 一种二氧化硅气凝胶复合材料的制备及方法
CN103101262A (zh) * 2013-02-19 2013-05-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种耐高温隔热夹层结构复合材料及其制备方法
CN106129615A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 湖北三江航天江北机械工程有限公司 宽频透波双层复合陶瓷天线罩罩体及其制备方法
CN109251043A (zh) * 2018-09-11 2019-01-22 航天材料及工艺研究所 一种耐烧蚀石英纤维增强氧化硅基复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111592373A (zh) 2020-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107253853B (zh) 表面具有聚四氟乙烯防潮涂层的石英复合陶瓷天线罩制备方法
CN108911777B (zh) 一种耐高温石英纤维增强二氧化硅基复合材料及其制备方法与应用
CN110629543B (zh) 一种隔热材料的制备方法及由该方法制得的隔热材料
CN109786961B (zh) 一种耐高温频率选择表面天线罩及制备方法
CN111409321B (zh) 一种具有密度梯度的碳纤维硬毡的制备方法
CN101831178B (zh) 石英纤维增强复合材料及其制备方法
CN108116002B (zh) 一种具有高面板强度的夹层结构热防护材料及其制造方法
KR102107631B1 (ko) 복합 내화물 및 복합 내화물의 제조 방법
CN107188591A (zh) 氮化硅纤维增强二氧化硅陶瓷基复合材料及其制备方法和应用
CN107141005B (zh) 氮化硅纤维增强二氧化硅和氮化硼陶瓷基复合材料及其制备方法和应用
US20010037659A1 (en) Glass- impregnated fiber-reinforced ceramic and method of manufacturing the same
US10347982B2 (en) Stacks having hermetic capping layers over porous ceramic matrix composite structures
CN111285699B (zh) 一种轻质可重复使用的防隔热材料及其制备方法
CN113698219B (zh) 一种氮化硅纤维增强陶瓷基复合材料及其制备方法
CN110386810B (zh) 一种预应力陶瓷基雷达天线罩/天线窗复合材料的制备方法及应用
CN109251043B (zh) 一种耐烧蚀石英纤维增强氧化硅基复合材料的制备方法
CN110240488A (zh) 一种耐高温透波陶瓷基复合材料及其制备方法
CN109293367B (zh) 一种磷酸铈改性碳化硅纤维增强碳化硅复合材料及其制备方法
CN205991741U (zh) 导弹发射筒筒体
CN111592373B (zh) 石英基复合材料、制备方法及其制备而成的天线罩
CN103755352B (zh) 一种多孔BN/Si3N4复合陶瓷封孔层的制备方法
CN107514932A (zh) 导弹发射筒筒体
CN106007760A (zh) 双基体复合陶瓷天线罩罩体及其制备方法
CN109455924B (zh) 一种具有频率选择结构的纤维增强陶瓷基透波材料及制备方法
CN113896554A (zh) 一种高致密纤维增强石英陶瓷复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant