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除了氧化铝雷达天线罩陶瓷材料还有哪些?

杏耀-杏耀娱乐-杏耀测速_杏耀平台官网 时间:2019年12月05日 23:27

  雷达天线罩是飞行器雷达天线的重要保护装置,起着透波、防热、防机械损伤等作用,雷达天线罩性能的好坏直接关系到天线系统能否正常工作。一方面,雷达天线罩要能保护天线系统免受外界恶劣的气候环境的影响,另一方面还要保证天线系统对信号的传输要求。对天线罩材料和工艺的研究已经成为国防领域的研究热点。

  早期的天线罩材料为有机聚合物及其纤维织物增强复合材料,随着航空航天技术的发展,诸多飞行器的飞行速度大幅提升,现今导弹的普遍速度更是达到2Ma以上,由于有机聚合物在高温下会裂解,已经无法适应高速飞行带来的恶劣环境,有机聚合物材料逐渐被时代所淘汰。目前,国内外天线罩材料主要有氧化铝、石英、氮化物、微晶玻璃等。

  氧化铝是最早商业化的单一氧化物陶瓷透波材料,已在响尾蛇和麻雀Ⅲ等导弹上得到了成功应用,其主要优点是强度高、硬度高、抗雨蚀性能好。缺点是介电(ε=9.6)性能差,热膨胀系数(α=8.4×10-6℃-1)和弹性模量较高,缺乏足够的抗热冲击性能。

  石英陶瓷具有相对较低的密度和热膨胀系数,使其热防护性能与抗热冲击性能较为出众,此外石英陶瓷的介电损耗与介电常数较低。熔融石英的介电常数ε为3.4,介电损耗tanδ为0.4×10-3。在透波材料中,除了各向同性热解BN外,熔融石英陶瓷为介电性能中最为优异的材料,其成型工艺比较成熟,在制备不同形状和尺寸产品方面易于实现,目前已经成功应用于防空导弹天线罩材料领域。在国内,山东工业陶瓷研究设计院利用动态注凝成型工艺和高精度低应力冷加工技术相结合,制备的石英陶瓷天线罩,已实现了批量化生产。

  但是,石英陶瓷的劣势也比较明显,由于是脆性材料,其抗弯强度相对较低,断裂韧性为1.0MPa·m½,抵抗灾难性破坏的能力较差,杏耀主管此外耐高温(1200℃)性差、不耐雨蚀,限制了这种材料的应用,仅能够用于制作低马赫导弹所需的透波材料,且也无法满足薄壁结构和高过载的使用要求。

  莫来石陶瓷为Al2O3-SiO2二元体系中唯一稳定存在的化合物,化学式为3Al2O3·2SiO2。莫来石陶瓷具有高熔点(1870℃)、低热导率(5.48W/(m·K))及线GPa)、低介电常数(25℃,1MHz下为6.4~7.0),常被用作高温隔热部件、电子封装材料、热交换器部件、激光晶体材料、透波材料等。

  氮化物系列陶瓷(氮化硅、氮化硼、氮氧化硅等)自身具有良好的介电性能,与石英陶瓷相比,在力学性能以及耐高温等方面有着无可比拟的优势,被众多研究者所青睐,并进行了大量的研究。目前,美法俄等西方军事强国研制出BN/Si3N4透波材料,并采用这种复合材料制备出了达到实用化水平的高马赫数导弹天线罩。

  氮氧化硅(Si2N2O)陶瓷是一种综合性能优异的高温结构陶瓷材料,它具有相对较低的理论密度(2.81g/cm3),较高的硬度(17~22GPa),较低的介电常数(20℃,10GHz下为4.80),较低的热膨胀系数(3.5×10-6K-1),良好的抗热冲击性能及抗氧化性能、化学性质稳定且优于Si3N4、抗辐射性能,使其在航空航天、核能等领域具有广泛的应用前景。已在超音速飞行器上获得应用的Si2N2O纳米复合材料具有良好的介电性能(20℃,介电常数为4.78,损耗角正切值为0.0014),抗弯强度为190MPa,硬度达到了石英陶瓷的2~5倍。

  为综合Si3N4良好的抗热震性能以及Al2O3优异的烧结性,英国陶瓷学家以及日本学者在1971~1972年独立发现Al2O3可以固溶到β-Si3N4晶格当中形成固溶体这一现象。Si3N4中的Si、N原子可被Al2O3中的Al、O原子部分置换形成置换型固溶体,没有生成新的晶体结构,相应的晶胞尺寸增大,这是一种由Si-Al-O-N元素组成的新型陶瓷材料,即塞隆陶瓷(SiAlON)。

  美国通用电气(GE)公司早在20世纪80年代研发出天线-xAlxOxNx(x≈2),使用温度可高达1510℃,具有优异于微晶玻璃的强度及抗热震性能,在10GHz下介电常数和损耗角正切值分别为6.8,0.001。

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  简介描述:雷达天线罩是飞行器雷达天线的重要保护装置,起着透波、防热、防机械损伤等作用,雷达天线罩性能的好坏直接关系到天线系统能否正常工作。一方面,雷达天线罩要能保护天线系统...
  文章标签:氧化铝工业陶瓷件
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