随着电磁干扰技术的广泛应用,对具有“带内透波,带外隐身”特性的陶瓷材料提出了迫切的需求,期望该类材料对于天线工作频点以外频率的干扰信号不透明。常规介质材料的电磁学特性由材料本身决定,电磁透明的窗口不能被调控,无带外抑制功能,不利于电子对抗、隐身等功能的实现,因此需要研究特殊结构及特性的隐身-透波一体化陶瓷材料。本文以硅粉为原料,Sm₂O₃为烧结助剂,α-Si₃N₄为稀释剂,利用一次气氛压力烧结结合二次微波烧结法制备了多孔氮化硅陶瓷,材料具有长柱状β相氮化硅交织的微观结构,气孔率小于78%,介电常数可在2.5-8之间调节,当加入含量为30wt.%的稀释剂时,可有效降低反应温度,控制其晶粒尺寸小于1μm。进一步优化了多孔氮化硅陶瓷的孔结构,以α-Si₃N₄为原料,Y2O3和Al2O3为烧结助剂,水为升华介质,采用冷冻干燥法工艺获得了孔道结构可控的多孔氮化硅陶瓷,所制备材料的介电常数在1.4-4.0之间可调控,并形成了枝晶主结构和长柱状β相氮化硅结合的定向孔结构。料浆的体积固相含量对材料的性能有着重要的影响,在料浆固相含量为40vol.%时,材料中的气孔尺寸为约500nm的纳米微孔,此时材料强度高达94.7MPa;当在1700°C/2h、0.3MPa的实验参数条件下处理后,多孔氮化硅中的α相完全转化为β相。以碳化硅粉体/碳化硅纳米线为电阻型吸波剂,氮化硅为基体制备了复相吸波陶瓷,微观结构表明是颗粒被玻璃相所包围的结构,颗粒部分由粒状的碳化硅和长柱状的氮化硅组成,这种氮化硅-碳化硅异质结构的介电常数可在7.33-11.7之间变化,介电损耗可在0.02-0.11之间调控,材料的电磁波损耗机理是散射损耗和电导损耗的增加。以钛酸镁为介质型吸波剂,氮化硅为基体制备了复相吸波陶瓷,其显微结构特征是由玻璃相和短棒状β-Si₃N₄相组成,玻璃相包裹着β-Si₃N₄柱状晶,材料的气孔是由玻璃相间的气孔和柱状晶搭接形成的气孔组成,复相陶瓷的介电常数可在5.02-8.67之间变化,介电损耗可在0.004-0.024之间调控,其电磁波损耗机理主要是由于氮化硅和钛酸镁两者之间的带隙差,使得部分电子在外加电场的作用下有了移动的能力,使得损耗变大。采用Yb-β/玻璃复合焊料成功连接了致密Si₃N₄陶瓷、多孔/致密Si₃N₄陶瓷、Si₃N₄复相吸波陶瓷等几种陶瓷材料。采用Yb-β/玻璃复合焊料连接陶瓷材料的机理是,焊料在高温熔化后,添加的α-Si₃N₄颗粒部分熔入到Yb-Si-Al-O中形成Yb-Si-Al-O-N玻璃相,另一部分α-Si₃N₄在焊缝中转变为β-Sialon相,从而形成了Yb-β/玻璃复合焊缝组织。当连接温度为1550°C,保温时间30min时,致密Si₃N₄自身连接接头获得最佳三点弯曲强度224MPa。采用Yb-β/玻璃复合焊料连接多孔/致密Si₃N₄陶瓷时,多孔陶瓷一侧出现较为明显的焊料渗入层,渗入深度达600μm以上,这导致焊缝中焊料流失较多。当连接温度较高时焊缝中出现较多孔洞影响了接头性能,最终该接头最佳的弯曲强度为88MPa。采用Yb-β/玻璃复合焊料连接Si₃N₄复相吸波陶瓷材料,连接界面与焊缝中的组织与致密Si₃N₄陶瓷的焊缝组织相似,且在1550°C保温30min,对于添加不同含量碳化硅粉体/碳化硅纳米线的17#、19#、22#复相吸波陶瓷接头的弯曲强度分别为229MPa、235MPa和242MPa,达到了母材弯曲强度的72.5%、62%和69.5%。本文通过已有的非正交网络时域差分法等计算方法,在等效电磁参数提取技术以及构建等效模型的基础上,建立了金属背板模型、单层及多层介质模型,阐明结构参数变化规律与透波、吸波性能之间的关系,开发了阻抗匹配设计技术,并在此基础上制备了多层平板材料。从多层结构带阻单元的物理机制出发,研究了布拉格散射等对电磁波的影响,绘制了仿真计算单层、双层、多层结构的透波率、反射率曲线,加载三层材料后,罩体的过顶扫描透过率由30%提升到了92%,实测三层结构的RCS缩减大于7d B。