[发明专利]表面致密多孔氮化硅陶瓷透波材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化硅陶瓷透波材料的制备方法，特别是表面致密多孔氮化硅陶瓷透波材料的制备方法。

背景技术

致密材料的介电常数要大于由同一种物质制备的多孔材料的介电常数，且多孔材料的介电常数与致密材料的介电常数存在着如下关系：

ϵ′=ϵ(1-3P(ϵ-1)2ϵ+1)]]>

式中：ε为致密材料的介电常数；

ε′为多孔材料的介电常数；

P为多孔材料的孔隙率。

根据公式，当Si₃N₄陶瓷的孔隙率大于35％时，其介电常数满足天线罩透波材料介电常数小于4.0的要求。

文献1“Jun Yang，Jian-Feng Yang，Shao-Yun Shan，and Ji-Qiang Gao.Effect of SinteringAdditives on Microstructure and Mechanical Properties of Porous Silicon Nitride Ceramics，J.Am.Ceram.Soc.，2006，89(12)：3843-3845”公开了一种采用无压烧结法制备多孔Si₃N₄陶瓷的方法。其中以Lu₂O₃作为烧结助剂所制备的多孔Si₃N₄陶瓷的性能最佳，其弯曲强度为188MPa，断裂韧性为3.1MPa·m^1/2，满足天线罩透波材料的力学性能要求；其孔隙率为51％，满足天线罩透波材料的介电性能要求。但是该多孔Si₃N₄陶瓷的表面硬度很低，只能达到0.8～1.0GPa。因此采用该多孔Si₃N₄陶瓷制备的天线罩的抗机械冲击性能很差。

文献2“专利号是6091375的美国专利”公开了一种制备内部多孔表面致密的多孔Si₃N₄陶瓷天线罩的方法，将多孔Si₃N₄陶瓷表面涂覆一层致密的树脂材料。该陶瓷的孔隙率为40～55％，弯曲强度最高可达196MPa，介电常数为2.7～3.3，介电损耗为0.0005～0.001。该材料的弯曲强度和介电常数均满足天线罩透波材料的性能要求，且致密的树脂涂层一定程度上提高了多孔Si₃N₄陶瓷的表面硬度。但是树脂涂层的使用温度较低，因此该材料只能用作飞行速度较低的导弹天线罩。

发明内容

为了克服现有技术方法制备的多孔Si₃N₄陶瓷表面硬度低的不足，本发明提供一种表面致密多孔氮化硅陶瓷透波材料的制备方法，通过对多孔氮化硅(以下简称Si₃N₄)陶瓷进行化学气相沉积Si₃N₄，可以显著提高多孔Si₃N₄陶瓷的表面硬度。且化学气相沉积Si₃N₄后，多孔Si₃N₄陶瓷仍然具有很高的孔隙率，满足天线罩透波材料的介电性能要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种表面致密多孔氮化硅陶瓷透波材料的制备方法，其特点是包括下述步骤：