[发明专利]碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到雷达吸波陶瓷领域，具体涉及一种单层结构碳化硅复合材料吸波陶瓷及其制备方法。

背景技术

目前研制的雷达吸波陶瓷材料主要有两种。一种是以陶瓷颗粒为雷达吸收剂、采用热压工艺制备成型的颗粒增强陶瓷材料，如Si/C/N陶瓷颗粒增强LAS玻璃、莫来石、Si₃N₄等陶瓷材料，但此类材料存在以下不足：1）介电性能难以实现梯度分布，雷达吸收频带较窄；2）颗粒增强陶瓷材料韧性较差，易发生灾难性破坏；3）热压工艺难以制备大型复杂构件。另一种是SiC连续纤维增强陶瓷基复合材料，这类材料由于其具有耐高温、高比强度、高比模量、高韧性、易于成型大型复杂构件等优点，成为当前雷达吸波陶瓷材料的重点研究方向。

例如CN102180695A号中国专利文献和CN102211938A号中国专利文献分别公开了一种连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的雷达吸波陶瓷及其制备方法。其中，CN102180695A号中国专利文献公开了一种包括匹配层、损耗层和反射层的多功能叠加型结构雷达吸波陶瓷，其制备的吸波陶瓷在8GHz～18GHz频段内的反射率可小于-9dB；而CN102211938A号中国专利文献公开了一种包括匹配层、损耗层、介质层和反射层的多功能叠加型结构雷达吸波陶瓷，其制备的吸波陶瓷室温下在8GHz～18GHz频段内的反射率可小于-8dB，不仅如此，700℃高温考核下，其反射率低于-8dB的带宽仍有将近10GHz。

上述公开的两种雷达吸波陶瓷都具有优良的常温和高温宽频吸波特性，但仍存在以下不足之处：1）吸波陶瓷制备前需要对材料结构参数进行优化设计，并根据优化值对原材料碳化硅纤维进行改性处理，处理工艺复杂；2）吸波陶瓷各功能层参数较多，参数调控困难，且不易达到预期值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、吸收频带宽、质量轻、厚度薄、力学性能好、防热功能优异的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷，还相应提供一种工艺简单、成本低、质量稳定、适于批量化和规模化生产的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种单层结构碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷，所述吸波陶瓷主要由连续碳化硅纤维增强碳化硅复合材料构成，所述吸波陶瓷是以多层叠加的碳化硅纤维布作为增强体，且通过碳纤维Z向缝合方式将多层叠加的碳化硅纤维布连接成一整体，所述吸波陶瓷在常温下8GHz～18GHz频段内反射率低于-8dB的带宽为6.5GHz～10GHz；所述吸波陶瓷的密度在2.1g·cm^-3以下（优选1.8g·cm^-3～2.1g·cm^-3）。

上述的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷中，优选的，所述吸波陶瓷为单层结构。此处的单层结构是相对于CN102180695A和CN102211938A号中国专利文献等公开的多功能层叠加型结构而言，即本发明中使用的基体材料和增强材料在吸波陶瓷内的分布相对均质单一，材料的性质不会发生显著的层间变化。

上述的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷中，优选的，所述吸波陶瓷是通过先驱体浸渍裂解工艺制备得到。

上述的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷中，为确保吸波性能的极化一致性，优选的，所述碳化硅纤维布为碳化硅纤维平纹布，且经纬向的纤维密度优选一致，均为5根/cm。

上述的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷中，优选的，所述吸波陶瓷在Z向缝合方向上的厚度小于3mm。所述碳化硅纤维平纹布的厚度优选为0.4mm～0.45mm，叠加层数不超过8层。

上述的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷中，为避免电阻率过小导致电磁波强发射，优选的，所述连续碳化硅纤维的电阻率大于10⁵Ω·cm。

上述的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷中，为确保层间强度以及尽量减小Z向纤维缝合过程中对面内纤维的损伤，优选的，所述碳纤维的缝合密度为9针/cm²～16针/cm²。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述单层结构碳化硅纤维增强碳化硅复合材料吸波陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）按要求准备所述的连续碳化硅纤维，并用连续碳化硅纤维编制成所述的碳化硅纤维平纹布；