一种基于双层超材料的耐高温雷达红外兼容隐身材料及其制备方法与流程

文档序号:12226793阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于双层超材料的耐高温雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述雷达红外兼容隐身材料为层状结构,由内至外依次包括介质层Ⅰ、电阻型高温超材料层、介质层Ⅱ、修饰层和频率选择表面层;其中,所述介质层Ⅰ和介质层Ⅱ均为氧化物纤维增强氧化物基复合材料;所述电阻型高温超材料层主要由呈周期性图案的耐高温电阻涂层组成;所述修饰层为玻璃涂层;所述频率选择表面层主要由呈周期性图案的耐高温、抗氧化、低红外发射率的贵金属镀层组成。

2.如权利要求1所述的雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述氧化物纤维增强氧化物基复合材料包括连续石英纤维增强氧化物基复合材料、连续铝硅酸盐纤维增强氧化物基复合材料、连续莫来石纤维增强氧化物基复合材料或连续氧化铝纤维增强氧化物基复合材料。

3.如权利要求1所述的雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述耐高温电阻涂层的周期性图案是指呈正方形阵列分布的容性贴片图案,前述正方形阵列的周期边长为6mm~40mm,所述容性贴片的尺寸与正方形阵列的周期边长的比值小于0.95。

4.如权利要求3所述的雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述贵金属镀层的周期性图案是指呈正方形阵列分布的正方形贴片图案,其中,所述贵金属镀层图案中正方形阵列的周期边长为所述耐高温电阻涂层图案中正方形阵列的周期边长的0.08倍~0.15倍,所述贵金属镀层图案中正方形贴片边长为贵金属镀层图案中正方形阵列的周期边长的0.8倍~0.95倍。

5.如权利要求1所述的雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述耐高温电阻涂层的材料体系为二氧化钌系玻璃基电阻涂层。

6.如权利要求1所述的雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述玻璃涂层的材料选自硼硅酸盐玻璃材料、锂铝硅玻璃材料或堇青石玻璃材料中的任一种;所述贵金属镀层的贵金属材料选自银、金、铂、钯中的一种或多种的合金。

7.如权利要求1~6任一项所述的雷达红外兼容隐身材料,其特征在于,所述玻璃涂层厚度为0.05mm~0.2mm,粗糙度小于1μm,所述贵金属镀层厚度不低于0.5μm。

8.一种如权利要求1~7任一项所述的雷达红外兼容隐身材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)制备所述介质层Ⅰ;

(2)采用丝网印刷工艺,将用于制备所述耐高温电阻涂层的涂料印制在步骤(1)制备的介质层Ⅰ上,经干燥和烧结处理后,在介质层Ⅰ上得到电阻型高温超材料层;

(3)将用于制备介质层Ⅱ的纤维织物铺在电阻型高温超材料层上,以缝合的方式将其和制备好电阻型高温超材料层的介质层Ⅰ缝合成一个整体,再采用溶胶-凝胶工艺对前述整体进行致密化,便在电阻型高温超材料层上得到介质层Ⅱ;

(4)将介质层Ⅰ和介质层Ⅱ分别加工至设计尺寸;

(5)将用于制备所述修饰层的玻璃涂料刷涂在介质层Ⅱ上,经干燥、烧结处理、打磨、抛光处理,在介质层Ⅱ上得到修饰层;

(6)在所述修饰层上采用物理沉积工艺制备一层贵金属镀膜,再采用激光刻蚀工艺将所述贵金属镀膜刻蚀成频率选择表面,完成雷达红外兼容隐身材料的制备。

9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,制备介质层Ⅰ的具体步骤为:先选取符合要求的氧化物纤维,以缝合、二维半或三维编织的编织方式将氧化物纤维编织成纤维预制件,再采用溶胶-凝胶工艺使纤维预制件增重小于0.5%,完成介质层Ⅰ粗坯的制备;然后采用磨床将介质层Ⅰ粗坯加工平整;再按照孔心距5mm~20mm/个完成预制孔的加工,其中X、Y方向采用相同的孔距,即完成介质层Ⅰ的制备;

所述步骤(2)中,丝网印刷工艺过程中,丝网目数为180~300目,印制遍数为1~3遍;干燥过程中的干燥温度为150℃~250℃,干燥时间为0.5h~1h;烧结过程中的峰值烧结温度为850℃~1000℃,升温速度为15℃/min~20℃/min,烧结时间为10min~120min,烧结气氛为空气;

所述步骤(3)中,制备介质层Ⅱ的具体操作为:先在制备好电阻型高温超材料的介质层Ⅰ表面根据厚度设计要求铺好氧化物纤维布,然后利用介质层Ⅰ的预制孔通过Z向纤维缝合方式将氧化物纤维布与介质层Ⅰ缝合连接成整体,再采用溶胶-凝胶工艺制备介质层Ⅱ复合材料,待材料增重小于0.5%时完成介质层Ⅱ的制备;

所述步骤(5)中,刷涂遍数为2遍~3遍;干燥过程中的干燥温度为150℃~250℃,干燥时间为1h~2h;烧结过程中峰值烧结温度为800℃~950℃,升温速度为10℃/min~15℃/min,烧结时间为10min~60min;

所述步骤(6)中,物理沉积工艺具体是指采用磁控溅射工艺,所述磁控溅射工艺的控制参数包括:保护气氛为Ar气,溅射功率为80W~120W,气氛压强控制为0.5Pa~2Pa,溅射时间为10min~90min;激光刻蚀工艺过程中采用皮秒激光器,激光功率为4W~5W,扫描速度为40mm/s~50mm/s,扫描2遍~3遍。

10.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述耐高温电阻涂层的涂料为二氧化钌系玻璃基电阻涂料,该涂料的制备方法包括以下步骤:将玻璃原料粉体混合均匀后经1400℃~1450℃的温度熔炼2h~4h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃,再将玻璃球磨成玻璃粉后先与RuO2粉混合均匀,再与有机载体混合均匀制成二氧化钌系玻璃基电阻涂料,所述玻璃和RuO2粉体与有机载体混合过程中:玻璃和RuO2混合粉体的质量分数为75%~80%,有机载体的质量分数为25%~20%,RuO2粉体占玻璃粉和RuO2粉总质量的45%~55%;所述玻璃原料粉体主要由以下质量百分比的组分组成:

SiO2 30%~50%;

Al2O3 10%~25%;

PbO 12%~25%;

MgO 5%~15%;

CaO 5%~10%;

ZnO 3~10%;

BaO 2%~8%和B2O3 1%~5%。

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