CN104446584A - 变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，该方法根据罩体的尺寸及质量要求，将外层材料和内层材料一体化编织得到内外两层的罩体织物；罩体织物置于水中水煮和酸液中浸泡，再将罩体织物置于装有硅溶胶的器皿中进行浸渍复合，最后将罩体毛坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到天线罩罩体。本发明中罩体织物外层采用石英纤维纱进行编织，实现石英纤维纱体积百分含量40～45％，罩体织物内层采用空心石英纤维纱进行编织，实现空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，从而使得罩体织物内外层纤维体积含量不同，同时二者通过一体化贴模编织，不存在分层问题，增强体较好的强度有力地保证了罩体具有较好的结构强度。

Description

变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法
技术领域
本发明涉及导弹用宽频透波天线罩罩体成型技术领域，具体地指一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法。 
背景技术
随着反导技术的不断发展，低频率的警戒雷达，高频率的导弹制导、炮瞄雷达，工作频率覆盖0.1～40GHz的宽频带范围，这就对新型反辐射导弹武器提出了更高的要求。一方面，要求其具有宽频段的工作范围，以便打击各种地方雷达的作战需求；另一方面单频、窄频的末端制导易被拦截，突防能力差，多频和宽频末端制导则是提高新型导弹武器***高突防能力的生存需求。因此，为提高导弹突防能力和打击能力，多频和宽频工作已成为当前导弹武器***发展的趋势。 
天线罩是用以保护罩内天线在恶劣环境下能够正常工作的部件，起着防热、承载和透波的功能。导弹武器***多频和宽频工作要求天线罩必须能够实现多频和宽频带透过电磁波，多频和宽频透波天线罩技术日益成为新型导弹武器***发展的新趋势和重要技术。 
但是，目前还没有多频和宽频带透过电磁波，多频和宽频透波的天线罩。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法。本发明通过罩体自身材料沿厚度方向上的变化，减少电磁波在罩体材料内部传输过程中的相位畸变和耗损，从而提高其多频和宽频透波性能，具有较好的应用前景。 
为解决上述技术问题，本发明提供的一种变密度宽频透波石英复 合陶瓷天线罩罩体的成型方法，包括以下步骤： 
1)根据罩体的尺寸及质量要求，采用石英纤维纱作为罩体外层材料，空心石英纤维纱作为内层材料，将外层材料和内层材料一体化编织得到内外两层的罩体织物； 
2)将步骤1)中得到的罩体织物置于水中水煮，烘烤后，在200～400℃和通氧气条件下焙烧，然后将罩体织物放入酸液中浸泡，酸液浸泡后将罩体织物置于水中水煮，再用水浸泡罩体织物，直至罩体织物的pH＝5～7； 
3)将pH＝5～7的罩体织物置于装有硅溶胶的器皿中，先在真空条件下进行浸渍复合，然后在真空和震动器条件下继续浸渍，直至浸渍复合完毕后，最后将罩体织物取出干燥，重复2次； 
4)再将罩体织物置于装有硅溶胶的器皿中，先在加热条件下进行浸渍复合，直至浸渍复合完毕后，最后将罩体织物取出干燥，重复3～7次； 
5)将罩体毛坯进行热处理，然后罩体毛坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体。 
进一步地，所述外层材料中石英纤维纱体积百分含量40～45％，石英纤维纱线密度为190～198tex，SiO2含量≥99.92％，单丝断裂强力≥70KN； 
内层材料中空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，空心石英纤维纱密度为190～198tex，SiO2含量≥99.95％，单丝断裂强力≥65KN；外层材料的密度为1.70～1.76g/m3，内层材料密度为1.40～1.47g/m3。 
再进一步地，所述步骤2)中，水为超纯水，第一次水煮时间为40～60h，在温度为200～400℃条件下烘烤时间为24～48h，焙烧时间为3～6h；放入酸液中浸泡时间10～20h，第二次水煮时间为15～20h。 
再进一步地，所述步骤2)中，酸液按照浓盐酸∶浓硝酸＝1～3∶1的体积比配制。 
再进一步地，所述步骤3)中，硅溶胶的密度为1.20～1.30g/cm3的，真空度为-0.09～-0.1MPa，真空条件下浸渍时间为40～60min，真空和震动条件下浸渍时间为30～50min，浸渍后在40～80℃条件下干燥20～48h； 
再进一步地，所述步骤4)中，硅溶胶的密度为1.12～1.16g/cm3的，采用浓缩的方式进行，即浸渍过程中，对浸渍桶进行水浴加热，将浸渍桶中的硅溶胶中水溶液不断蒸发掉，当硅溶胶密度达到1.38～1.42g/cm3时，结束浸渍，然后在120～160℃条件下干燥20～48h。 
再进一步地，所述步骤5)中，热处理温度为700～1000℃，时间为3h～5h。 
本发明的有益效果在于： 
本发明采用高强石英纤维纱和空心石英纤维纱贴模编织成变密度一体化罩体编织物，通过液相浸渍、高温热处理及机械加工得到了一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体，其特点如下： 
1)本发明中罩体织物外层采用石英纤维纱进行编织，实现石英纤维纱体积百分含量40～45％，罩体织物内层采用空心石英纤维纱进行编织，实现空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，从而使得罩体织物内外层纤维体积含量不同，同时二者通过一体化贴模编织，不存在分层问题。同时，原材料石英纤维纱的单丝断裂强力≥70KN，空心石英纤维纱单丝断裂强力≥65KN，增强体较好的强度有力地保证了罩体具有较好的结构强度。 
2)本发明制备的天线罩罩体沿壁厚方向上，外层罩体材料密度相对较高，内层罩体材料密度相对较低，二者通过一体化编织和浸渍复合实现了无缝连接，产品不存在分层和间隙的问题。 
3)本发明中通过采用新的浓缩浸渍复合的方式，通过增大硅溶胶和罩体材料的密度差，从而提高大厚度织物的浸渍复合效果。 
4)本发明制备的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体利用不同密度材料对电磁波的二次反射和折射，减小天线相位畸变，从而提高天线罩的宽频透波性能，具有较好的应用前景。 
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。 
实施例1 
一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，包括以下步骤： 
1)根据罩体的尺寸及质量要求设计天线罩罩体，其尺寸如下表所示： 
表1产品主要尺寸 
2)采用石英玻璃纤维纱作为罩体外层材料，空心石英玻璃纤维纱作为内层材料，将外层材料和内层材料一体化编织得到内外两层的罩体织物；其中， 
所述外层材料中石英纤维纱体积百分含量40～45％，石英纤维纱线密度为190～198tex，SiO2含量≥99.92％，单丝断裂强力≥70KN；内层材料中空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，空心石英纤维纱密度为190～198tex，SiO2含量≥99.95％，单丝断裂强力≥65KN；外层材料的密度为1.70～1.76g/m3，内层材料密度为1.40～1.47g/m3。 
3)将步骤2)中得到的罩体织物置于超纯水中，水煮40h，在温 度为200℃条件烘烤48h，然后在200℃和通氧气条件下焙烧3h，然后将罩体织物放入酸液中浸泡20h，酸液浸泡后将罩体织物置于水中水煮20h，再用水浸泡罩体织物，直至罩体织物的pH＝5，其中，酸液按照浓盐酸∶浓硝酸＝3∶1的体积比配制； 
4)将pH＝5的罩体织物置于装有密度为1.20g/cm3的硅溶胶的器皿中，先在真空度为-0.09MPa的条件下进行浸渍60min复合，然后在真空度为-0.09MPa和震动器条件下继续浸渍50min，直至浸渍复合完毕在80℃条件下干燥20h，最后将罩体织物取出干燥，重复2次； 
5)再将罩体织物置于装有密度为1.12g/cm3的硅溶胶的器皿中，采用浓缩的方式进行，即浸渍过程中，对浸渍桶进行水浴加热，将浸渍桶中的硅溶胶中水溶液不断蒸发掉，当硅溶胶密度达到1.42g/cm3时，结束浸渍，然后在160℃条件下干燥48h，重复3次； 
6)将罩体毛坯进行温度为700℃热处理5h，然后罩体毛坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体1。 
变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体1内层材料和外层材料随炉试样进行性能检测，性能如下： 
实施例2 
一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，包括以下步骤： 
1)根据罩体的尺寸及质量要求设计天线罩罩体，其尺寸如下表所示： 
表1产品主要尺寸 
2)采用石英玻璃纤维纱作为罩体外层材料，空心石英玻璃纤维纱作为内层材料，将外层材料和内层材料一体化编织得到内外两层的罩体织物；其中， 
所述外层材料中石英纤维纱体积百分含量40～45％，石英纤维纱线密度为190～198tex，SiO2含量≥99.92％，单丝断裂强力≥70KN； 
内层材料中空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，空心石英纤维纱密度为190～198tex，SiO2含量≥99.95％，单丝断裂强力≥65KN；外层材料的密度为1.70～1.76g/m3，内层材料密度为1.40～1.47g/m3。
3)将步骤2)中得到的罩体织物置于超纯水中，水煮60h，在温度为400℃条件烘烤24h，然后在400℃和通氧气条件下焙烧6h，然后将罩体织物放入酸液中浸泡10h，酸液浸泡后将罩体织物置于水中水煮10h，再用水浸泡罩体织物，直至罩体织物的pH＝7，其中，酸液按照浓盐酸∶浓硝酸＝1∶1的体积比配制； 
4)将pH＝7的罩体织物置于装有密度为1.30g/cm3的硅溶胶的器皿中，先在真空度为-0.1MPa的条件下进行浸渍40min复合，然后在真空度为-0.1MPa和震动器条件下继续浸渍30min，直至浸渍复合完毕在40℃条件下干燥48h，最后将罩体织物取出干燥，重复2次； 
5)再将罩体织物置于装有密度为1.16g/cm3的硅溶胶的器皿中，采用浓缩的方式进行，即浸渍过程中，对浸渍桶进行水浴加热，将浸渍桶中的硅溶胶中水溶液不断蒸发掉，当硅溶胶密度达到1.38g/cm3时，结束浸渍，然后在120℃条件下干燥20h，重复7次； 
6)将罩体毛坯进行温度为1000℃热处理3h，然后罩体毛坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体2。 
变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体2内层材料和外层材料随炉试样进行性能检测，性能如下： 
实施例3 
一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，包括以下步骤： 
1)根据罩体的尺寸及质量要求设计天线罩罩体，其尺寸如下表所示： 
表1产品主要尺寸 
2)采用石英玻璃纤维纱作为罩体外层材料，空心石英玻璃纤维纱作为内层材料，将外层材料和内层材料一体化编织得到内外两层的罩体织物；其中， 
所述外层材料中石英纤维纱体积百分含量40～45％，石英纤维纱线密度为190～198tex，SiO2含量≥99.92％，单丝断裂强力≥70KN；内层材料中空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，空心石英纤维纱密度为190～198tex，SiO2含量≥99.95％，单丝断裂强力≥65KN；外层材料的密度为1.70～1.76g/m3，内层材料密度为1.40～1.47g/m3。3)将步骤2)中得到的罩体织物置于超纯水中，水煮50h，在温度为300℃条件烘烤36h，然后在300℃和通氧气条件下焙烧4h，然后将罩体织物放入酸液中浸泡15h，酸液浸泡后将罩体织物置于水中水煮15h，再用水浸泡罩体织物，直至罩体织物的pH＝6.5，其中，酸液按照浓盐酸∶浓硝酸＝2∶1的体积比配制； 
4)将pH＝6.5的罩体织物置于装有密度为1.25g/cm3的硅溶胶的器皿中，先在真空度为-0.1MPa的条件下进行浸渍50min复合，然后在真空度为-0.1MPa和震动器条件下继续浸渍40min，直至浸渍复合完毕在60℃条件下干燥36h，最后将罩体织物取出干燥，重复2次； 
5)再将罩体织物置于装有密度为1.14g/cm3的硅溶胶的器皿中，采用浓缩的方式进行，即浸渍过程中，对浸渍桶进行水浴加热，将浸渍桶中的硅溶胶中水溶液不断蒸发掉，当硅溶胶密度达到1.40g/cm3时，结束浸渍，然后在140℃条件下干燥32h，重复5次； 
6)将罩体毛坯进行温度为900℃热处理4h，然后罩体毛坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体3。 
变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体3内层材料和外层材料随炉试样进行性能检测，性能如下： 
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。 

Claims (7)

1.一种变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：包括以下步骤： 
1)根据罩体的尺寸及质量要求，采用石英纤维纱作为罩体外层材料，空心石英纤维纱作为内层材料，将外层材料和内层材料一体化编织得到内外两层的罩体织物； 
2)将步骤1)中得到的罩体织物置于水中水煮，烘烤后，在200～400℃和通氧气条件下焙烧，然后将罩体织物放入酸液中浸泡，酸液浸泡后将罩体织物置于水中水煮，再用水浸泡罩体织物，直至罩体织物的pH＝5～7； 
3)将pH＝5～7的罩体织物置于装有硅溶胶的器皿中，先在真空条件下进行浸渍复合，然后在真空和震动器条件下继续浸渍，直至浸渍复合完毕后，最后将罩体织物取出干燥，重复2次； 
4)再将罩体织物置于装有硅溶胶的器皿中，先在加热条件下进行浸渍复合，直至浸渍复合完毕后，最后将罩体织物取出干燥，重复3～7次； 
5)将罩体毛坯进行热处理，然后罩体毛坯进行机械加工成所需产品尺寸，即可得到变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体。 
2.根据权利要求1所述的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：所述外层材料中石英纤维纱体积百分含量40～45％，石英纤维纱线密度为190～198tex，SiO2含量≥99.92％，单丝断裂强力≥70KN；内层材料中空心石英纤维纱体积百分含量25～30％，空心石英纤维纱密度为190～198tex，SiO2含量≥99.95％，单丝断裂强力≥65KN；外层材料的密度为1.70～1.76g/m3，内层材料密度为1.40～1.47g/m3。 
3.根据权利要求1或2所述的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，水为超纯水， 第一次水煮时间为40～60h，烘烤时间为24～48h，焙烧时间为3～6h；放入酸液中浸泡时间10～20h，第二次水煮时间为15～20h。 
4.根据权利要求1或2所述的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，酸液按照浓盐酸∶浓硝酸＝1～3∶1的体积比配制。 
5.根据权利要求1或2所述的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，硅溶胶的密度为1.20～1.30g/cm3的，真空度为-0.09～-0.1MPa，真空条件下浸渍时间为40～60min，真空和震动条件下浸渍时间为30～50min，浸渍后在40～80℃条件下干燥20～48h。 
6.根据权利要求1或2所述的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：所述步骤4)中，硅溶胶的密度为1.12～1.16g/cm3的，采用浓缩的方式进行，即浸渍过程中，对浸渍桶进行水浴加热，将浸渍桶中的硅溶胶中水溶液不断蒸发掉，当硅溶胶密度达到1.38～1.42g/cm3时，结束浸渍，然后在120～160℃条件下干燥20～48h。 
7.根据权利要求1或2所述的变密度宽频透波石英复合陶瓷天线罩罩体的成型方法，其特征在于：所述步骤5)中，热处理温度为700～1000℃，时间为3～5h。 
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