CN103553696A - 耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制造方法 - Google Patents

耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制造方法 Download PDF

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本发明公开了一种耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，该方法包括如下步骤：1）采用耐高温、耐烧蚀材料制备具有卡柱的端头帽，所述卡柱为具有5～7条侧棱的棱柱；2）将端头帽通过卡柱固定在具有与卡柱相配合的卡槽的编织芯模上，生产出符合要求的石英纤维编织体，形成原始坯；3）对原始坯进行水煮、焙烧、酸浸、水泡和烘干处理；4）将烘干后的原始坯置于硅溶胶中，分别在真空和振动状态下进行浸渍复合，并重复该步骤4～8次；5）对浸渍复合后的原始坯进行烧结，使其陶瓷化形成粗坯；经机加工即得耐高温耐烧蚀天线罩罩体。本发明方法工艺简单，制备的天线罩罩体耐高温耐烧蚀，罩能够经受住高马赫、长航时工况的考验。

Description

耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制造方法
技术领域
本发明涉及天线罩罩体的制造方法，具体是指一种可应用于高马赫(>7Ma)、长航时(>1000s)的中远程地地巡航导弹天线罩的耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制造方法。
背景技术
天线罩是位于导弹武器***的头部，是整个武器***的重要组成部件，具有耐高温、耐烧蚀、承载、透波的功能，起着保护导弹武器***在恶劣环境下通讯、遥测、制导、引爆等***正常工作的作用。
随着航天技术的进步，导弹武器的飞行速度越来越高，目前各类先进战术导弹的飞行速度多在4Ma以上，地地中程导弹的再入速度已达到10～12Ma，而新一代的远程导弹再入速度可达15～18Ma，这使得弹头面临的环境越来越恶劣，特别是中远程弹道导弹再入大气层时遭受严重的高温、高压、噪声、震动、冲击和过载，其热、力环境比主动段恶劣几十倍乃至百倍，这就对导弹天线罩提出了越来越严峻的考验。
当飞行速度达到7Ma以上时，再入阶段气动热造成天线罩驻点（即天线罩端头帽位置）外壁的温度可高达1800℃以上，飞行速度进一步增加，则驻点外壁的温度将更高。当前得到广泛应用的石英复合陶瓷的使用温度一般在1500℃左右，已难以满足驻点部位超高温的使用要求。目前主要通过在罩体驻点部位刷涂耐高温抗冲刷涂层的方法来提高天线罩驻点部位耐高温抗冲刷性能，进而提高石英复合陶瓷天线罩的使用性能。但是耐高温抗冲刷涂层稳定性较差，在恶劣的工作环境中易脱落，限制了其广泛应用。
碳化硅复合材料、氮化硅复合材料或超高温陶瓷复合材料具有比石英复合陶瓷更优异的耐高温性能，因此本发明从天线罩结构出发，将天线罩罩体主体结构采用石英复合陶瓷罩体，驻点位置采用耐高温、耐烧蚀的氮化硅复合材料、碳化硅复合材料或超高温陶瓷复合材料，利用一体化成型的方法制备出耐高温耐烧蚀天线罩罩体，以提高石英复合陶瓷天线罩的使用性能，满足新一代高马赫、长航时的武器***对天线罩的应用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，以提高石英复合陶瓷天线罩耐高温耐烧蚀性能，满足新一代高马赫、长航时的武器***对天线罩的应用需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：
（1）根据产品结构、尺寸的要求，采用耐高温、耐烧蚀材料制备具有卡柱的端头帽，所述耐高温、耐烧蚀材料为碳化硅复合材料、氮化硅复合材料或超高温陶瓷复合材料，所述卡柱为具有5～7条侧棱的棱柱；
（2）将端头帽通过卡柱固定在具有与卡柱相配合的卡槽的编织芯模上，然后按照产品的厚度，生产出符合要求的石英纤维编织体，端头帽被编织在石英纤维编织体的头部，形成原始坯；
（3）对原始坯进行预处理：首先使用高纯水水煮20～35h后，烘干后再在200～400℃通氧气焙烧3～6h；然后放入酸液中浸泡10～20h，再用高纯水浸泡2～3次，每次10～15h；最后将原始坯烘干；所述酸液为质量分数36～38%的盐酸和质量分数65～70%的硝酸按3:1的体积比配制而成；
（4）将预处理后的原始坯置于硅溶胶中，首先在真空状态下进行浸渍复合，真空压力小于或等于-90kPa，浸渍时间为30～80min；然后辅助以振动提高浸渍复合效果，振动速率为3000～4000rad/min，振动浸渍时间为20～60min。浸渍复合过程的目的是通过硅溶胶颗粒的扩散作用和毛细管现象完成对原始坯的渗透。浸渍复合后的原始坯取出后进行干燥。
（5）重复步骤（4）4～8次，以保证原始坯的浸渍效果。
（6）对浸渍复合后的原始坯进行烧结，使其陶瓷化形成粗坯。
（7）对粗坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到耐高温耐烧蚀天线罩罩体。
进一步地，所述步骤（1）中的卡柱为具有6条侧棱的棱柱。
进一步地，所述步骤（4）中硅溶胶的密度为1.12～1.16g/cm3。
进一步地，所述步骤（6）的烧结温度为700～1100℃，此温度下，二氧化硅颗粒和石英纤维会发生部分晶向化，使得材料陶瓷化和致密化，形成石英复合陶瓷材料。此外，端头帽材料和形成的石英复合陶瓷材料两相界面在高温下发生分子扩散和结晶化，可进一步提高二者的界面结合强度。
本发明具有如下的有益效果：
（1）采用耐高温、耐烧蚀性能较好的氮化硅复合陶瓷、碳化硅复合陶瓷或超高温陶瓷复合材料作为端头帽材料，可以提高天线罩驻点部位的耐高温、耐烧蚀性能，对天线罩头部起到保护作用，进而提高整个天线罩的使用性能，使得天线罩能够经受住高马赫、长航时工况的考验。
（2）端头帽与编织芯模采用卡柱与卡槽形式进行连接形成芯体进行石英纤维编织体的编织，由于端头帽的卡柱为具有5～7条侧棱的棱柱，编织芯模具有与卡柱相配合的卡槽，端头帽和编织芯模通过卡柱与卡槽相互咬合，既可保证端头帽不发生偏移或歪斜，又便于石英纤维编织体的编织形成天线罩原始坯。
（3）原始坯经浸渍、烧结后可一体化成型制备出耐高温耐烧蚀天线罩罩体，实现端头帽和石英复合陶瓷之间的无缝隙连接；通过端头帽材料和石英复合陶瓷之间两相界面的分子扩散作用和结晶化作用，可提高彼此间的结合强度。
（4）本发明方法工艺简单，一次机械加工即可得到所需产品，便于批量化生产。
附图说明
图1为本发明的端头帽的结构示意图。
图2为本发明的原始坯的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
（1）将碳化硅复合陶瓷材料加工成如图1所示的具有卡柱11的端头帽1，所述卡柱11为六棱柱；
（2）然后将端头帽1通过卡柱11固定在具有与卡柱11相配合的卡槽21的尼龙编织芯模2上，按照产品的厚度，生产出符合要求的石英纤维编织体3，端头帽被编织于石英纤维编织体3的头部，形成如图2所示的原始坯；
（3）对原始坯进行预处理：首先使用高纯水水煮20h后，烘干后再在320℃通氧气焙烧4h；然后放入酸液中浸泡12h，再用高纯水浸泡2次，每次浸泡10h；最后将原始坯烘干；所述酸液为质量分数37%的盐酸和质量分数65%的硝酸按3:1的体积比配制而成；
（4）将预处理后的原始坯置于密度为1.12g/cm3的硅溶胶中，首先在真空状态下进行浸渍复合，真空压力为-90kPa，浸渍时间为60min；然后辅助于振动进行浸渍，振动速率为3000～4000rad/min以使硅溶胶液面出现剧烈的振动波纹，增大硅溶胶颗粒的动能，提高浸渍复合效果。振动浸渍30min后，将浸渍复合后的原始坯取出后进行干燥。
（5）重复步骤（4）5次，以保证原始坯的浸渍效果。
（6）对浸渍复合后的原始坯在850℃进行烧结，使其陶瓷化形成粗坯。
（7）对粗坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到耐高温耐烧蚀天线罩罩体。
实施例2
（1）将氮化硅复合陶瓷材料加工成如图1所示的具有卡柱11的端头帽1，所述卡柱11为六棱柱；
（2）然后将端头帽1通过卡柱11固定在具有与卡柱11相配合的卡槽21的尼龙编织芯模2上，按照产品的厚度，生产出符合要求的石英纤维编织体3，端头帽被编织于石英纤维编织体3的头部，形成如图2所示的原始坯；
（3）对原始坯进行预处理：首先使用高纯水水煮30h后，烘干后再在200℃通氧气焙烧6h；然后放入酸液中浸泡20h；再用高纯水浸泡2次，每次10h；最后将原始坯烘干；所述酸液为质量分数36%的盐酸和质量分数70%的硝酸按3:1的体积比配制而成
（4）将预处理后的原始坯置于密度为1.16g/cm3的硅溶胶中，首先在真空状态下进行浸渍复合，真空压力为-90kPa，浸渍时间为60min；然后辅助于振动进行浸渍，振动速率为3000～4000rad/min以使硅溶胶液面出现剧烈的振动波纹，增大硅溶胶颗粒的动能，提高浸渍复合效果。振动浸渍30min后，将浸渍复合后的原始坯取出后进行干燥。
（5）重复步骤（4）7次，以保证原始坯的浸渍效果。
（6）对浸渍复合后的原始坯体进行1000℃烧结，使其陶瓷化形成粗坯。
（7）对粗坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到耐高温耐烧蚀天线罩罩体。

Claims (5)

1.一种耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）根据产品结构、尺寸的要求，采用耐高温、耐烧蚀材料制备具有卡柱的端头帽，所述耐高温、耐烧蚀材料为碳化硅复合材料、氮化硅复合材料或超高温陶瓷复合材料，所述卡柱为具有5～7条侧棱的棱柱；
（2）将端头帽通过卡柱固定在具有与卡柱相配合的卡槽的编织芯模上，然后按照产品的厚度，生产出符合要求的石英纤维编织体，端头帽被编织在石英纤维编织体的头部，形成原始坯；
（3）对原始坯进行预处理：首先使用高纯水水煮20～35h，烘干后再在200～400℃通氧气焙烧3～6h；然后放入酸液中浸泡10～20h，再用高纯水浸泡2～3次，每次10～15h；最后将原始坯烘干；所述酸液为质量分数36～38%的盐酸和质量分数65～70%的硝酸按3:1的体积比配制而成；
（4）将预处理后的原始坯置于硅溶胶中，首先在真空状态下进行浸渍复合，真空压力小于或等于-90kPa，浸渍时间为30～80min；然后辅助以振动提高浸渍复合效果，振动速率为3000～4000rad/min，振动浸渍时间为20～60min；
（5）重复步骤（4）4～8次；
（6）对浸渍复合后的原始坯进行烧结，使其陶瓷化形成粗坯；
（7）对粗坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到耐高温耐烧蚀天线罩罩体。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的卡柱为具有6条侧棱的棱柱。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中硅溶胶的密度为1.12～1.16g/cm3。
4.根据权利要求1或2所述的耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中的烧结温度为700～1100℃。
5.根据权利要求3所述的耐高温耐烧蚀天线罩罩体的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中的烧结温度为700～1100℃。
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