[发明专利]一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石英/石英陶瓷基复合材料及其制备方法，特别是涉及一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料及其制备方法。

技术背景

近20年来，在精确制导飞行器的需求牵引下，精确制导技术得以迅速发展。为了提高精确制导飞行器的抗电磁干扰能力和制导精度，要求其电磁窗/罩材料在高温下仍然具有良好的透波性能，即要求同时具备良好的耐高温、耐烧蚀、耐冲击、抗热震及力学性能和介电性能。石英纤维增强石英基(SiO_2f/SiO₂)复合材料，具有耐高温、介电常数和介电损耗较低等特点，多年一直是导弹天线罩的候选材料，并逐渐成为当前透波天线罩材料研究的主流，是制备宽频透波天线罩的优选材料。然而，石英/石英复合材料也存在一些缺点，如致密度低、耐烧蚀性能差、强度偏低等。为了增加载荷及热流冲击能力，往往把石英/石英陶瓷基复合材料制备的很厚，这就反而使其透波性能下降。事实上，复合材料中基体和纤维的介电常数和介电损耗均远大于空气的介电常数和介电损耗，在保证材料强度等相关性能的基础上，适当提高材料的孔隙率，材料能够获得较低的密度和更为优异的介电性能。因此通过制备多孔石英/石英陶瓷基复合材料，能够显著提高材料的透波性能。

文献“专利申请号是201010602550.2的中国发明专利”公开了一种一种石英/石英-氮化硼高温透波材料及其制备方法，该方法制备工艺简单，成本较低，成型和加工性能好。但是，该材料为了满足所需的力学性能以及耐热流冲击的能力，往往制备的很厚，这必将以牺牲材料的透波性能为代价。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有石英/石英复合材料透波性能不足的缺陷，提供了一种能够在保证强度的情况下显著提高石英/石英复合材料透波性能的方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：提供一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料，由石英纤维增强体、石英基体和孔道组成，其特征在于孔道均匀存在于石英/石英陶瓷基复合材料靠近内表面的部分。所述的孔道为圆形，直径为0.5～2mm，孔道层距离内表面的距离为1～10mm。孔道占整体材料的体积比率为10～40％，其形状可为直线形或弯曲形，孔道与孔道之间可平行分布或交叉分布。

本发明还公开了一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：

(1)在石英纤维编织或叠层形成的增强结构中预制纯铁丝在其中，纯铁丝均匀编织在石英增强结构靠近内表面处，距离内表面的距离为1～10mm，纯铁丝的直径为0.5～2mm；

(2)将(1)所制备的预制增强结构通过溶胶凝胶的方法合成石英基复合材料；

(3)将所制备的复合材料浸渍于硝酸和硫酸的混合溶液中，保持一段时间；

(4)将复合材料真空除气、除水，或晾干，或热风烘干；

(5)得到一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料。

本发明的有益效果：(1)通过腐蚀法腐蚀掉预先编织在石英纤维中的纯铁丝并不会对材料整体的力学性能有明显的影响；(2)由于复合材料中基体和纤维的介电常数和介电损耗均远大于空气的介电常数和介电损耗，故多孔的石英/石英陶瓷基复合材料能够显著提高材料的透波性能。

附图说明

图1是一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料的截面图。

图2是一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料的剖面俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例

图1是一种高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料的截面图。其中[10]是石英纤维增强体和石英基体构成的石英/石英复合材料层，[20]是孔道，其特征在孔道均匀存在于石英/石英陶瓷基复合材料靠近内表面的部分。孔道为圆形，直径为1mm，孔道层距离内表面的距离为5mm。孔道占整体材料的体积比率为20％。孔道形状为直线形，孔道与孔道之间平行分布。

上述高透波多孔石英/石英陶瓷基复合材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)在石英纤维编织或叠层形成的增强结构中预制纯铁丝在其中，纯铁丝均匀编织在石英增强结构靠近内表面处，距离内表面的距离为5mm，纯铁丝的直径为1mm；

(2)将(1)所制备的预制增强结构通过溶胶凝胶的方法合成石英基复合材料；

(3)将所制备的复合材料浸渍于硝酸和硫酸的混合溶液中，保持一段时间；