本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，所述結(jié)構(gòu)件包括內(nèi)層隔熱材料和外層防熱材料，該結(jié)構(gòu)件通過外層防熱材料制備、氧化硅空心微球的制備、短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料制備、短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料澆注成型和結(jié)構(gòu)件坯料的熱處理五大步驟制備而成，本發(fā)明專利技術(shù)采用石英纖維增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷作為外層防熱材料，短切石英纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠陶瓷作為內(nèi)層隔熱材料，然后經(jīng)漿料澆注+高溫?zé)Y(jié)成型實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外層材料的緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了耐高溫、防隔熱、透波等優(yōu)勢(shì)性能于一體。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及導(dǎo)彈武器系統(tǒng)用防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件制備
，具體涉及一種雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，可用于高馬赫中程導(dǎo)彈用耐高溫防隔熱天線罩、天線窗等透波材料。
技術(shù)介紹
隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的飛行馬赫數(shù)不斷提高，飛行時(shí)間不斷增加，導(dǎo)致導(dǎo)彈天線罩的工作環(huán)境十分苛刻，外壁駐點(diǎn)部位的溫度高達(dá)1700℃以上，內(nèi)壁的高溫(高達(dá)800℃)給彈頭內(nèi)部的導(dǎo)引頭和天線的正常工作造成了較大的威脅。目前，國(guó)內(nèi)多采用天線罩+防熱罩的組合方案，以達(dá)到降低內(nèi)部導(dǎo)引頭和天線工作空間的溫度，但是隨著飛行時(shí)間的增加，長(zhǎng)時(shí)間的氣動(dòng)加熱會(huì)使得這種方案隔熱效果的急劇下降，同時(shí)該組合方案的透波損耗較大、占用天線罩內(nèi)部空間較大，已不能滿足新一代導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的需求。因此研制一種防隔熱、透波一體化結(jié)構(gòu)的天線罩就顯得十分必要。目前國(guó)內(nèi)外還沒有一種承載、透波、耐高溫和防隔熱一體等綜合性能非常理想的天線罩材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是提供了一種雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，該復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件為具有耐高溫、防隔熱性能優(yōu)異，能夠滿足1700℃高溫使用要求，且隔熱效果優(yōu)異、具有透波性能良好的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供的一種雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，所述結(jié)構(gòu)件包括內(nèi)層隔熱材料和外層防熱材料，包括以下步驟：1)外層防熱材料制備：按照結(jié)構(gòu)件外層結(jié)構(gòu)尺寸的要求利用高強(qiáng)石英纖維和空心石英纖維制作石英纖維仿形織物，多輪浸漬硅溶膠，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和機(jī)械加工得到外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料；2)氧化硅空心微球的制備：將正硅酸乙酯和正辛胺混合，攪拌均勻得到混合物，向混合物中加入去離子水，繼續(xù)攪拌生成白色沉淀物，過濾干燥，將干燥后的沉淀物由室溫升溫至600～700℃，在溫度為600～700℃條件下保溫4～6h，冷卻得到氧化硅空心微珠；3)短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料制備：將步驟2)制備得到的氧化硅空心微珠與磷硼硅玻璃混合均勻得到一級(jí)混合物，向一級(jí)混合物依次加入聚乙烯醇溶液和短切石英纖維，進(jìn)一步混合均勻得到空心微珠漿料。4)短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料澆注成型：按照結(jié)構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)澆注模具，其中，澆注模具由陰模、陽(yáng)模和卸料環(huán)組成，將外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料放入陰模中，外側(cè)緊貼陰模，內(nèi)側(cè)放入陽(yáng)模，然后將步驟3)得到的空心微珠漿料澆注入陽(yáng)模和石英復(fù)合陶瓷防熱材料之間，排出氣泡，再加壓陽(yáng)模將多余漿料擠出，根據(jù)陽(yáng)模和陰模設(shè)定有定位和限位的配合面使外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料內(nèi)表面與陽(yáng)模之間的空間形成內(nèi)層隔熱材料；5)結(jié)構(gòu)件坯料的熱處理：將步驟4)坯料放置于熱處理爐中，由室溫升溫至700～900℃，在溫度為700～900℃條件下熱處理1～3h，隨爐冷卻，然后對(duì)熱處理后的坯料內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即得到雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。6)然后對(duì)熱處理后的坯料內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即得到雙層防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。進(jìn)一步地，所述步驟1)中，外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料的密度為1.70～1.80g/cm3，熱導(dǎo)率為0.5～0.7W/m·K，介電常數(shù)為2.8～3.1。再進(jìn)一步地，所述步驟2)中，正硅酸乙酯和正辛胺按摩爾比為1∶1.2～1.5，攪拌轉(zhuǎn)速為500～700rpm；再進(jìn)一步地，所述步驟2)中，加入的去離子水與正硅酸乙酯的摩爾比為1∶100～130，繼續(xù)的攪拌時(shí)間為5～10min。再進(jìn)一步地，所述步驟2)中，干燥后的沉淀物置于馬弗爐中，馬弗爐的升溫速率為1～2℃/min。再進(jìn)一步地，所述步驟3)中，氧化硅空心微珠與磷硼硅玻璃的質(zhì)量比為1∶0.5～1，加入的聚乙烯醇為一級(jí)混合物總質(zhì)量5～7％，加入的短切石英纖維為一級(jí)混合物總質(zhì)量的1～3％。再進(jìn)一步地，所述步驟4)中，內(nèi)層材料的密度為0.8～0.9g/cm3，熱導(dǎo)率為0.2～0.3W/m·K，介電常數(shù)為1.9～2.1。再進(jìn)一步地，所述4)中，隔熱層的厚度為4～10mm。再進(jìn)一步地，所述步驟6)中，由室溫升溫至700～900℃的過程為：首先在時(shí)間為90～110min內(nèi)，由室溫升溫至180～220℃，在溫度為180～220℃條件下保溫20～40min的，再在時(shí)間為180～220min內(nèi)由180～220℃升溫至700～900℃。本專利技術(shù)的有益效果在于：本專利技術(shù)采用石英纖維增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷作為外層防熱材料，短切石英纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠陶瓷作為內(nèi)層隔熱材料，然后經(jīng)漿料澆注+高溫?zé)Y(jié)成型實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外層材料的緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了耐高溫、防隔熱、透波等優(yōu)勢(shì)性能于一體。其特點(diǎn)如下：1)該雙層結(jié)構(gòu)充分利用石英纖維增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷材料力學(xué)性能、耐高溫、防熱性能和透波性能優(yōu)異的特點(diǎn)，短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠陶瓷隔熱和透波性能優(yōu)異的特點(diǎn)，將二者的優(yōu)勢(shì)集于一體；2)該雙層結(jié)構(gòu)以外層材料為內(nèi)腔面，通過澆注+燒結(jié)成型，實(shí)現(xiàn)了兩層材料的無(wú)縫緊密結(jié)合，不僅降低了雙層結(jié)構(gòu)件的透波損耗，同時(shí)節(jié)省了大量的空間，降低了制造的復(fù)雜性；3)本專利技術(shù)制備雙層防隔熱透波結(jié)構(gòu)件，集耐高溫、承載、透波、防隔熱的優(yōu)勢(shì)于一體，能夠滿足1700℃以上的高溫使用要求，同時(shí)材料內(nèi)層面的溫度可降低至100℃以下，在中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈天線罩、天線窗上具有良好的應(yīng)用前景。附圖說明圖1為實(shí)施例1的天線罩罩體的澆注示意圖。具體實(shí)施方式為了更好地解釋本專利技術(shù)，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡明本專利技術(shù)的主要內(nèi)容，但本專利技術(shù)的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1所示：某近程導(dǎo)彈雙層防隔熱透波天線罩罩體的制備：(1)按照尺寸要求制作石英纖維仿形織物，然后多輪浸漬硅溶膠，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和機(jī)械加工得到密度為1.75g/cm3的外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料4，即外層石英復(fù)合陶瓷罩體4；(2)將正硅酸乙酯和正辛胺按照1：1.4摩爾比進(jìn)行混合，然后室溫下以600rpm轉(zhuǎn)速電磁攪拌5min，然后按去離子水和正硅酸乙酯摩爾比1：110的量將去離子水加入上述混合物中，繼續(xù)攪拌5min，會(huì)有白色沉淀產(chǎn)生。然后將沉淀物過濾出來，在室溫下干燥。然后將干燥后的固體沉淀物放置于馬弗爐中，馬弗爐的升溫速率為1℃/min，在700℃下保溫6h，隨爐冷卻，可得到氧化硅空心微珠。(3)將制備的氧化硅空心微珠與磷硼硅玻璃按質(zhì)量比為1：0.5混合，將混合物攪拌均勻后，按混合物總質(zhì)量的5％加入的聚乙烯醇溶液，混合物質(zhì)量的1％加入短切石英纖維，進(jìn)一步混合均勻，得到空心微珠漿料3。(4)按照產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)澆注模具，由陰模1、陽(yáng)模2、卸料環(huán)組成。首先將外層石英復(fù)合陶瓷罩體4放入陰模1中，然后澆注空心微珠漿料，澆注過程中輔助以振動(dòng)，排出氣泡，使?jié){料均勻填充，然后利用陽(yáng)模2加壓將多余漿料擠出，然后利用卸料環(huán)拔出陽(yáng)模2。經(jīng)干燥后，得到罩體坯料。(5)將罩體坯料放置于熱處理爐中，按照100min升溫至200℃，保溫30min，然后200min升溫至700℃，保溫3h，保溫結(jié)束后隨爐冷卻。(6)然后對(duì)熱處理后的罩體內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即可得到一種雙層防隔熱透波復(fù)合材料天線罩罩體。實(shí)施例2某中程導(dǎo)彈雙層防隔熱透波天線罩罩體的制備：(1)按照尺寸要求制作空心石英纖維仿形織物，然后多輪浸漬硅溶膠，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和機(jī)械加工得到密度為1.70g/cm3的外層石英復(fù)合陶瓷罩體。(2)將正硅酸乙酯和正辛胺按照1：1.2摩爾比進(jìn)行混合，然后室溫下以500本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，所述結(jié)構(gòu)件包括內(nèi)層隔熱材料和外層防熱材料，其特征在于：包括以下步驟：1)外層防熱材料制備：按照結(jié)構(gòu)件外層結(jié)構(gòu)尺寸的要求利用高強(qiáng)石英纖維和空心石英纖維制作石英纖維仿形織物，多輪浸漬硅溶膠，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和機(jī)械加工得到外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料；2)氧化硅空心微球的制備：將正硅酸乙酯和正辛胺混合，攪拌均勻得到混合物，向混合物中加入去離子水，繼續(xù)攪拌生成白色沉淀物，過濾干燥，將干燥后的沉淀物由室溫升溫至600～700℃，在溫度為600～700℃條件下保溫4～6h，冷卻得到氧化硅空心微珠；3)短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料制備：將步驟2)制備得到的氧化硅空心微珠與磷硼硅玻璃混合均勻得到一級(jí)混合物，向一級(jí)混合物依次加入聚乙烯醇溶液和短切石英纖維，進(jìn)一步混合均勻得到空心微珠漿料；4)短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料澆注成型：按照結(jié)構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)澆注模具，其中，澆注模具由陰模、陽(yáng)模和卸料環(huán)組成，將外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料放入陰模中，外側(cè)緊貼陰模，內(nèi)側(cè)放入陽(yáng)模，然后將步驟3)得到的空心微珠漿料澆注入陽(yáng)模和石英復(fù)合陶瓷防熱材料之間，排出氣泡，再加壓陽(yáng)模將多余漿料擠出，根據(jù)陽(yáng)模和陰模設(shè)定有定位和限位的配合面使外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料內(nèi)表面與陽(yáng)模之間的空間形成內(nèi)層隔熱材料；5)結(jié)構(gòu)件坯料的熱處理：將步驟4)坯料放置于熱處理爐中，由室溫升溫至700～900℃，在溫度為700～900℃條件下熱處理1～3h，隨爐冷卻，然后對(duì)熱處理后的坯料內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即可得到雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。6)然后對(duì)熱處理后的坯料內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即得到雙層防隔熱?透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，所述結(jié)構(gòu)件包括內(nèi)層隔熱材料和外層防熱材料，其特征在于：包括以下步驟：1)外層防熱材料制備：按照結(jié)構(gòu)件外層結(jié)構(gòu)尺寸的要求利用高強(qiáng)石英纖維和空心石英纖維制作石英纖維仿形織物，多輪浸漬硅溶膠，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)和機(jī)械加工得到外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料；2)氧化硅空心微球的制備：將正硅酸乙酯和正辛胺混合，攪拌均勻得到混合物，向混合物中加入去離子水，繼續(xù)攪拌生成白色沉淀物，過濾干燥，將干燥后的沉淀物由室溫升溫至600～700℃，在溫度為600～700℃條件下保溫4～6h，冷卻得到氧化硅空心微珠；3)短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料制備：將步驟2)制備得到的氧化硅空心微珠與磷硼硅玻璃混合均勻得到一級(jí)混合物，向一級(jí)混合物依次加入聚乙烯醇溶液和短切石英纖維，進(jìn)一步混合均勻得到空心微珠漿料；4)短切纖維增強(qiáng)氧化硅空心微珠漿料澆注成型：按照結(jié)構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)澆注模具，其中，澆注模具由陰模、陽(yáng)模和卸料環(huán)組成，將外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料放入陰模中，外側(cè)緊貼陰模，內(nèi)側(cè)放入陽(yáng)模，然后將步驟3)得到的空心微珠漿料澆注入陽(yáng)模和石英復(fù)合陶瓷防熱材料之間，排出氣泡，再加壓陽(yáng)模將多余漿料擠出，根據(jù)陽(yáng)模和陰模設(shè)定有定位和限位的配合面使外層石英復(fù)合陶瓷防熱材料內(nèi)表面與陽(yáng)模之間的空間形成內(nèi)層隔熱材料；5)結(jié)構(gòu)件坯料的熱處理：將步驟4)坯料放置于熱處理爐中，由室溫升溫至700～900℃，在溫度為700～900℃條件下熱處理1～3h，隨爐冷卻，然后對(duì)熱處理后的坯料內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即可得到雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。6)然后對(duì)熱處理后的坯料內(nèi)型面進(jìn)行修邊，即得到雙層防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙層結(jié)構(gòu)防隔熱透波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中，外層石英復(fù)合陶瓷...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹正帥，王芬，佘平江，張軍，吳廣力，孫曉莉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42
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