论文部分内容阅读
随着吸波材料在社会生活和军事领域上的应用,传统的吸波材料由于存在吸收频带窄、密度大、制备成本高等问题难以适应军事作战中的恶劣环境。吸收剂梯度分布的陶瓷吸波材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优点,同时其体积小、质量轻、在低频段具有较好吸波能力,兼有良好的吸波性能和承载能力,在吸波陶瓷领域显示出其独特的优势。本文在已有研究的基础上,进一步探索了三种吸收剂呈梯度渐变分布的陶瓷吸波材料,详细研究了制备工艺对陶瓷吸波材料的微观结构、物理、力学和吸波性能的影响,并进一步研究了梯度吸收剂分布吸波材料的吸波机理。(1)采用化学共沉降和定向渗透相结合的方法,制备了Fe3O4梯度分布的氮化硅陶瓷吸波材料(G-Si3N4-Fe3O4)。通过对G-Si3N4-Fe3O4陶瓷微观组织进行观察和物相分析,发现G-Si3N4-Fe3O4陶瓷中存在梯度分布的Fe3O4,同时浸渍压力对Fe3O4在陶瓷中的分布有很大的影响,进而影响G-Si3N4-Fe3O4陶瓷的电磁吸波性能。当浸渍压力为0.93倍大气压时,通过计算,G-Si3N4-Fe3O4-0.93陶瓷的对电磁波的吸收率为92%,反射率为8%,其电磁反射率为-10.8 dB,是一种性能优异的电磁吸波材料。(2)以酚醛树脂为碳源和造孔剂,采用定向氮化法制备出SiC梯度分布的氮化硅陶瓷吸波材料。烧结过程中的氮气流量和原料中酚醛树脂含量对G-Si3N4-SiC陶瓷中碳化硅和孔隙的分布影响很大。由于陶瓷上表面具有少量分布的SiC和较高的孔隙率,电磁波能够几乎没有反射的进入材料内部。随着碳化硅含量的增加,对电磁波的界面极化作用增强,因此该陶瓷材料具有良好电磁吸波性能,在8-18 GHz的频率范围内,平均反射率远低于-10 dB。(3)以石英陶瓷作为基体,以BaTiO3作为吸波剂,采用多层铺粉结合烧结的方法,制备了BaTiO3含量呈阶梯式渐变分布的石英陶瓷吸波材料(G-SO-BTO),作为对比,制备了BaTiO3均匀分布的石英陶瓷吸波材料(U-SO-BTO)。对于U-SO-BTO陶瓷吸波材料,当钛酸钡含量升高时,陶瓷的收缩率和抗弯强度增大。同时样品厚度和钛酸钡含量是影响材料吸波性能的两个因素,当样品厚度为6 mm,钛酸钡含量为8.0 wt%时,U-SO-BTO的电磁波反射率仅能达到-7.0 dB;当样品厚度增加到10.0 mm,钛酸钡含量降低到5.0 wt%时,U-SO-BTO的电磁波反射率降至-8.1dB。对于G-SO-BTO样品,样品总厚度和铺粉层厚都会严重影响材料的电磁波反射率,材料的电磁反射率最低可达-12.0 dB,并且随着涂层厚度从1.0 mm增加到2.0mm,材料的电磁波反射率可以进一步从-12.2降至-13.1 dB,因此,G-SO-BTO陶瓷也是一种吸波性能优良的电磁吸收材料。