[发明专利]硅氮氧陶瓷透波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅氮氧陶瓷透波材料及其制备方法，属于特种、功能陶瓷技术领域。

背景技术

毫米波制导具有准全天候的特性和良好的低空、超低空俯视跟踪与对付隐身目标的能力。但是由于毫米波(8mm)的波长短，所要求的高性能毫米波材料必须具有高电磁波穿透能力，同时要求质量轻、强度高。其热、电、结构强度和刚度等综合性能非常苛刻，壁厚容差小，罩体加工精度要求高，因此增加了材料研究、制作和产品成型的困难。传统陶瓷材料不能满足以上综合要求，因此能够应用于8毫米波段的透波复合陶瓷材料一直是国内外学者要攻克的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅氮氧陶瓷透波材料，密度低、强度高、导热低、介电性能好；本发明同时提供了其科学合理、简单易行的制备方法。

本发明所述的硅氮氧陶瓷透波材料，其配料粉料的重量组成为：

氮化硅90～95％和氧化钇5～10％，外加石英70～80％。

其中：

石英为无定形态，粒径为2～20μm，二氧化硅重量含量不低于99.98％。

氮化硅粒径为0.45～2微米，α相氮化硅重量含量不低于93％。

氧化钇粒径小于1微米，氧化钇含量不低于99.98％。

科学合理、简单易行的制备方法如下：

与通常的陶瓷透波材料制备方法一样，包括配料、成型和烧成，本发明利用了粘接剂，首先对配料粉料进行造粒后，再压制成型，造粒粒度控制为60～90微米。粘接剂优选聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇聚合度为1600～1800，控制重量浓度为20～40％，以配料粉料重量为基数，添加量以0.5～1％适宜。

成型采用冷等静压成型(CIP成型)，压力控制为100～160MPa。

烧成在氮气气氛下无压烧结，即不需要额外的压力，保持常压即可，专业上称为无压烧结，烧结温度控制为1700～1750℃，高温保温时间控制为60～90分钟。

本发明未提及部分的工艺控制情况同功能陶瓷的常规制备一样，为成熟现有技术，直接沿用即可，不再赘述。所用原料均从市场购买即可。

本发明利用粘接剂进行造粒，可得到均质坯体。烧结后，大量的无定形石英形成有一定量气孔的玻璃态，因而整体材料的电性能优良。同时氮化硅与石英发生反应生成硅氮氧晶体，方程式为：Si₃N₄+SiO₂＝2Si₂N₂O，从而使整体材料的强度增加，热学性能也得到改善。

经试验检测，本发明多孔陶瓷透波材料的技术性能指标如下：

密度＜1.9g/cm³，室温抗弯强度σ＝100～150MPa，导热系数(室温)＜3.0W/m.K，热膨胀系数(800℃)＜3.2/℃，35GHZ频段(8mm波)下介电常数ε＜3.5，介电损耗＜2.3×10E-3。

本发明硅氮氧陶瓷透波材料，不仅具有良好的力学、热学性能，强度高，导热低，热膨胀小，而且具有优异的介电性能，介电常数ε＜3.5，介电损耗＜2.3×10E-3，能够满足8mm波段高透过率的应用要求。本发明制备方法科学合理，简单易行，便于实施。

附图说明

图1、本发明制备方法工艺流程框图。

图2、本发明实施例1硅氮氧陶瓷透波材料的XRD物相分析图。

图3、本发明实施例1硅氮氧陶瓷透波材料的500倍放大SEM图。

图4、本发明实施例1硅氮氧陶瓷透波材料的10000倍放大SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

从图2所示的XRD物相分析图中看出，材料中有晶体存在，且只有硅氮氧晶体。

从图3、图4所示的SEM图中看出，本发明硅氮氧陶瓷透波材料整体为无定形玻璃态，硅氮氧晶体被玻璃包裹。

实施例1

本发明硅氮氧陶瓷透波材料的制备方法如下：