[发明专利]一种提高二氧化硅陶瓷基复合材料拉伸强度的方法

说明书

本发明提出了一种提高二氧化硅陶瓷基复合材料拉伸强度的方法，采用三甲基甲氧基硅烷对二氧化硅陶瓷基复合材料进行气相接枝处理，通过干燥预处理、预热、抽真空、气相接枝、干燥及热处理等工艺，对二氧化硅陶瓷基复合材料进行增强，材料拉伸强度可以提高15％以上。本发明工艺可控，可改善现有成型工艺中材料拉伸强度偏低的技术瓶颈，特别适合用于二氧化硅陶瓷天线罩、天线窗等透波构件的增强。

技术领域

本发明涉及一种提高二氧化硅陶瓷基复合材料拉伸强度的方法，属于陶瓷透波复合材料技术领域。

背景技术

天线罩/天线窗是一种集透波、隔热、承载和抗冲刷等多功能于一体的部件，是武器平台弹头结构的重要组成部分。天线罩透波材料主要分为树脂基透波材料和陶瓷基透波材料两类，但树脂基透波材料的耐热性能差，只有陶瓷透波材料可以满足高新武器天线罩超声速、高超速飞行的要求，因而成为当前武器研制热点和重点。但融石英、微晶玻璃等均质陶瓷的脆性极大，而氮化物材料制备技术目前尚不成熟。因此，技术成熟、可靠性高的石英纤维织物增强二氧化硅陶瓷复合材料逐渐成为了耐高温陶瓷天线罩/天线窗的首选材料。

在天线罩/天线窗领域，现有成熟的织物增强二氧化硅复合材料体系，其织物结构包含2.5D织物、三向正交织物、叠层缝合织物、针刺织物等。随着高新武器的快速发展，对天线罩/天线窗产品的抗冲击性要求更为严格，因此所用的二氧化硅陶瓷基透波复合材料需要有更高的力学性能。由于二氧化硅陶瓷材料为脆性材料，其力学性能中的短板无疑是拉伸性能。现有二氧化硅陶瓷基透波复合材料在某些方面还是不能完全满足设计要求，用于产品时可能导致天线罩/天线窗产品的抗冲击性下降，进而导致整个武器系统可靠性降低。因此，需要一种有效的增强方法，用于提高二氧化硅陶瓷基透波复合材料的拉伸强度，保证天线罩/天线窗产品的性能符合设计要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，在保证其他相关性能符合要求的前提下，提供一种方便有效的二氧化硅陶瓷基复合材料的增强方法。

本发明的技术解决方案：一种提高二氧化硅陶瓷基复合材料拉伸强度的方法，通过以下步骤实现：

第一步，二氧化硅陶瓷基复合材料预处理，

将二氧化硅陶瓷基复合材料预处理是为了除去复合材料中的水，可将其放入烘箱中干燥，其干燥为本领域公知技术，本领域技术人员可自行设定，一般在100℃左右即可。

第二步，预热，

将干燥后的二氧化硅陶瓷基复合材料放入密闭容器中，复合材料与密闭容器一起进行预热。

增加预热是为了避免在后续抽真空后，密闭容器内部可能出现“热不透”现象，导致试剂汽化不完全，主要是为了对密闭容器进行预热。但由于二氧化硅陶瓷基复合材料在空气中放置容易吸水，故将二氧化硅陶瓷基复合材料与密闭容器一起进行预热，因此，预热的温度一般介于100℃与200℃之间即可，预热可采用烘箱等设备。

第三步，抽真空，

将装入二氧化硅陶瓷基复合材料的密闭容器在一定温度下，抽真空直到真空度小于或等于-0.095MPa，关闭抽真空阀门，关闭真空泵，保压5min以上，检验密闭容器是否漏气。如果真空度仍然小于或等于-0.095MPa，则可证明密闭容器不漏气，可以进行下一步工序。本发明主要是为了实现三甲基甲氧基硅烷的真空汽化，压强越小，三甲基甲氧基硅烷的沸点越低，在较低的压强下，可以充分实现三甲基甲氧基硅烷的汽化，便于后续弥散和接枝。

第四步，气相接枝，

把适量的三甲基甲氧基硅烷试剂从密闭容器下端缓慢抽入密闭容器内，使三甲基甲氧基硅烷蒸汽充分弥散在密闭容器中，二氧化硅陶瓷基复合材料充分暴露在三甲基甲氧基硅烷蒸汽中，在真空条件下进行气相接枝。

三甲基甲氧基硅烷的添加量和蒸汽浓度要进行严格控制，直接影响到最终二氧化硅陶瓷基复合材料拉伸强度的增幅及工艺安全性。