[发明专利]纤维增强陶瓷基复合材料天线罩/窗的制备方法和装置

说明书

本发明涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料天线罩/窗的制备方法和装置，方法包括：将纤维预制件放在仿形模具上,以软质膜和仿形模具构建密封空腔,对密封空腔连接溶胶单元和抽真空单元；对密封空腔抽真空，并加热，排除密封空腔内和纤维预制件中的空气和水分；灌入溶胶进行真空浸渍；在软质膜上覆盖压力传导介质,将纤维预制件压靠在仿形模具上；进行干燥‑凝胶化处理；重复前述步骤使纤维预制件增重到50％后取下；将预制件在马弗炉中烧结获得半致密的复材制品，对复材制品致密化直至密度达到要求获得成品。本发明可实现CFRCMCs天线罩/窗的近净成型，且产品上各位置处的纤维体积分数和复材密度均匀，保证了产品力学、物理和电性能均匀。

技术领域

本发明涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料天线罩/窗的制备方法和装置。

背景技术

耐高温透波材料是一类广泛用于导弹、空天飞机、运载火箭和可重复使用飞行器上的多功能介质材料，其主要用于制造各种飞行器上的天线罩和天线窗等结构件，作用是实现电磁波高效传输和有效通讯的同时，保护内部制导系统，是集“透波-承载-防热”于一体的构件。

飞行器在高速飞行时，气动热引起的温度升高大致与飞行速度的平方成正比，所以速度在4Ma以上的飞行器的天线罩/窗一般采用单相陶瓷或纤维增强陶瓷基复合材料(Continuous fibers reinforced ceramic matrix composites,CFRCMCs)来制备。纤维的加入对陶瓷基体起到了明显的增韧作用，使CFRCMCs制造的天线罩/窗能承受更高的热力联合载荷状态，而且还改善了产品的加工性，降低了大尺寸构件成型难度。

在现有技术中，透波CFCMCs主要由透波陶瓷纤维和透波陶瓷基体构成。其中，透波陶瓷纤维主要包括：石英纤维(SiO_2f)，氮化硼纤维(BN_f)，氮化硅纤维(Si₃N_4f)，氧化铝纤维(Al₂O_3f)，硅硼氮纤维(SiBN_f)，硅氮氧纤维(SiNO_f)，等。透波陶瓷基体主要包括：石英(SiO₂)，氮化硼(BN)，氮化硅(Si₃N₄)，氧化铝(Al₂O₃)，硅硼氮纤维(SiBN)，等。当前，以氧化物陶瓷SiO₂或Al₂O₃作为基体的透波CFCMCs被广泛应用和研究，复合材料体系主要包括：石英纤维增强石英(SiO_2f/SiO₂)、石英纤维增强氧化铝(SiO_2f/Al₂O₃)、石英纤维增强氮化物和石英陶瓷(SiO_2f/(SiO₂+BN))，氮化物纤维增强石英基复材(如，Si₃N_4f/SiO₂，BN_f/SiO₂,SiNO_f/SiO₂，等)。氧化物陶瓷基体一般是由相应的氧化物溶胶经过“干燥-凝胶化-高温烧结”转化而来。进而以上氧化物陶瓷基复合材料天线罩/窗的制造过程一般包括以下工艺环节：(1)纤维预制件的成型；(2)纤维预制件的脱胶；(3)利用包含基体陶瓷组元的溶胶(硅溶胶、铝溶胶，等)对纤维预制件进行真空/压力浸渍；(4)溶胶的干燥-凝胶化；(5)高温烧结，以及步骤(3)～(5)的重复循环以实现致密化。