耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，該方法包括如下步驟：1）采用耐高溫、耐燒蝕材料制備具有卡柱的端頭帽，所述卡柱為具有5～7條側棱的棱柱；2）將端頭帽通過卡柱固定在具有與卡柱相配合的卡槽的編織芯模上，生產出符合要求的石英纖維編織體，形成原始坯；3）對原始坯進行水煮、焙燒、酸浸、水泡和烘干處理；4）將烘干后的原始坯置于硅溶膠中，分別在真空和振動狀態下進行浸漬復合，并重復該步驟4～8次；5）對浸漬復合后的原始坯進行燒結，使其陶瓷化形成粗坯；經機加工即得耐高溫耐燒蝕天線罩罩體。本發明方法工藝簡單，制備的天線罩罩體耐高溫耐燒蝕，罩能夠經受住高馬赫、長航時工況的考驗。
【專利說明】耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天線罩罩體的制造方法，具體是指一種可應用于高馬赫(>7Ma)、長航時OlOOOs)的中遠程地地巡航導彈天線罩的耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制造方法。
【背景技術】 [0002]天線罩是位于導彈武器系統的頭部，是整個武器系統的重要組成部件，具有耐高溫、耐燒蝕、承載、透波的功能，起著保護導彈武器系統在惡劣環境下通訊、遙測、制導、引爆等系統正常工作的作用。
[0003]隨著航天技術的進步，導彈武器的飛行速度越來越高，目前各類先進戰術導彈的飛行速度多在4Ma以上，地地中程導彈的再入速度已達到10~12Ma，而新一代的遠程導彈再入速度可達15~18Ma，這使得彈頭面臨的環境越來越惡劣，特別是中遠程彈道導彈再入大氣層時遭受嚴重的高溫、高壓、噪聲、震動、沖擊和過載，其熱、力環境比主動段惡劣幾十倍乃至百倍，這就對導彈天線罩提出了越來越嚴峻的考驗。
[0004]當飛行速度達到7Ma以上時，再入階段氣動熱造成天線罩駐點(即天線罩端頭帽位置)外壁的溫度可高達1800°C以上，飛行速度進一步增加，則駐點外壁的溫度將更高。當前得到廣泛應用的石英復合陶瓷的使用溫度一般在1500°C左右，已難以滿足駐點部位超高溫的使用要求。目前主要通過在罩體駐點部位刷涂耐高溫抗沖刷涂層的方法來提高天線罩駐點部位耐高溫抗沖刷性能，進而提高石英復合陶瓷天線罩的使用性能。但是耐高溫抗沖刷涂層穩定性較差，在惡劣的工作環境中易脫落，限制了其廣泛應用。
[0005]碳化硅復合材料、氮化硅復合材料或超高溫陶瓷復合材料具有比石英復合陶瓷更優異的耐高溫性能，因此本發明從天線罩結構出發，將天線罩罩體主體結構采用石英復合陶瓷罩體，駐點位置采用耐高溫、耐燒蝕的氮化硅復合材料、碳化硅復合材料或超高溫陶瓷復合材料，利用一體化成型的方法制備出耐高溫耐燒蝕天線罩罩體，以提高石英復合陶瓷天線罩的使用性能，滿足新一代高馬赫、長航時的武器系統對天線罩的應用需求。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，以提高石英復合陶瓷天線罩耐高溫耐燒蝕性能，滿足新一代高馬赫、長航時的武器系統對天線罩的應用需求。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案包括如下步驟:
[0008](I)根據產品結構、尺寸的要求，采用耐高溫、耐燒蝕材料制備具有卡柱的端頭帽，所述耐高溫、耐燒蝕材料為碳化硅復合材料、氮化硅復合材料或超高溫陶瓷復合材料，所述卡柱為具有5~7條側棱的棱柱；
[0009](2)將端頭帽通過卡柱固定在具有與卡柱相配合的卡槽的編織芯模上，然后按照產品的厚度，生產出符合要求的石英纖維編織體，端頭帽被編織在石英纖維編織體的頭部，形成原始坯；[0010](3)對原始坯進行預處理:首先使用高純水水煮20~35h后，烘干后再在200~400°C通氧氣焙燒3~6h ;然后放入酸液中浸泡10~20h,再用高純水浸泡2~3次,每次10~15h ;最后將原始坯烘干；所述酸液為質量分數36~38%的鹽酸和質量分數65~70%的硝酸按3:1的體積比配制而成；[0011](4)將預處理后的原始坯置于硅溶膠中，首先在真空狀態下進行浸潰復合，真空壓力小于或等于_90kPa，浸潰時間為30~SOmin ;然后輔助以振動提高浸潰復合效果，振動速率為3000~4000rad/min，振動浸潰時間為20~60min。浸潰復合過程的目的是通過硅溶膠顆粒的擴散作用和毛細管現象完成對原始坯的滲透。浸潰復合后的原始坯取出后進行干燥。
[0012](5)重復步驟(4) 4~8次，以保證原始坯的浸潰效果。
[0013](6)對浸潰復合后的原始坯進行燒結，使其陶瓷化形成粗坯。
[0014](7)對粗坯進行機械加工成所需產品尺寸，即可得到耐高溫耐燒蝕天線罩罩體。
[0015]進一步地，所述步驟(1)中的卡柱為具有6條側棱的棱柱。
[0016]進一步地,所述步驟(4)中娃溶膠的密度為1.12~L 16g/cm3。
[0017]進一步地，所述步驟(6)的燒結溫度為700~1100°C，此溫度下，二氧化硅顆粒和石英纖維會發生部分晶向化，使得材料陶瓷化和致密化，形成石英復合陶瓷材料。此外，端頭帽材料和形成的石英復合陶瓷材料兩相界面在高溫下發生分子擴散和結晶化，可進一步提高二者的界面結合強度。
[0018]本發明具有如下的有益效果:
[0019](I)采用耐高溫、耐燒蝕性能較好的氮化硅復合陶瓷、碳化硅復合陶瓷或超高溫陶瓷復合材料作為端頭帽材料，可以提高天線罩駐點部位的耐高溫、耐燒蝕性能，對天線罩頭部起到保護作用，進而提高整個天線罩的使用性能，使得天線罩能夠經受住高馬赫、長航時工況的考驗。
[0020](2)端頭帽與編織芯模采用卡柱與卡槽形式進行連接形成芯體進行石英纖維編織體的編織，由于端頭帽的卡柱為具有5~7條側棱的棱柱，編織芯模具有與卡柱相配合的卡槽，端頭帽和編織芯模通過卡柱與卡槽相互咬合，既可保證端頭帽不發生偏移或歪斜，又便于石英纖維編織體的編織形成天線罩原始坯。
[0021](3)原始坯經浸潰、燒結后可一體化成型制備出耐高溫耐燒蝕天線罩罩體，實現端頭帽和石英復合陶瓷之間的無縫隙連接；通過端頭帽材料和石英復合陶瓷之間兩相界面的分子擴散作用和結晶化作用，可提高彼此間的結合強度。
[0022](4)本發明方法工藝簡單，一次機械加工即可得到所需產品，便于批量化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的端頭帽的結構示意圖。
[0024]圖2為本發明的原始坯的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實例對本發明作進一步詳細的說明。
[0026]實施例1[0027](I)將碳化硅復合陶瓷材料加工成如圖1所示的具有卡柱11的端頭帽1，所述卡柱11為六棱柱；
[0028](2)然后將端頭帽I通過卡柱11固定在具有與卡柱11相配合的卡槽21的尼龍編織芯模2上，按照產品的厚度，生產出符合要求的石英纖維編織體3，端頭帽被編織于石英纖維編織體3的頭部，形成如圖2所示的原始坯；
[0029](3)對原始坯進行預處理:首先使用高純水水煮20h后，烘干后再在320°C通氧氣焙燒4h ;然后放入酸液中浸泡12h，再用高純水浸泡2次，每次浸泡IOh ;最后將原始坯烘干；所述酸液為質量分數37%的鹽酸和質量分數65%的硝酸按3:1的體積比配制而成； [0030](4)將預處理后的原始坯置于密度為1.12g/cm3的硅溶膠中，首先在真空狀態下進行浸潰復合，真空壓力為_90kPa，浸潰時間為60min ;然后輔助于振動進行浸潰，振動速率為3000~4000rad/min以使硅溶膠液面出現劇烈的振動波紋，增大硅溶膠顆粒的動能，提高浸潰復合效果。振動浸潰30min后，將浸潰復合后的原始坯取出后進行干燥。
[0031](5)重復步驟(4) 5次，以保證原始坯的浸潰效果。
[0032](6)對浸潰復合后的原始坯在850°C進行燒結，使其陶瓷化形成粗坯。
[0033](7)對粗坯進行機械加工成所需產品尺寸，即可得到耐高溫耐燒蝕天線罩罩體。
[0034]實施例2
[0035](I)將氮化硅復合陶瓷材料加工成如圖1所示的具有卡柱11的端頭帽1，所述卡柱11為六棱柱；
[0036](2)然后將端頭帽I通過卡柱11固定在具有與卡柱11相配合的卡槽21的尼龍編織芯模2上，按照產品的厚度，生產出符合要求的石英纖維編織體3，端頭帽被編織于石英纖維編織體3的頭部，形成如圖2所示的原始坯；
[0037](3)對原始坯進行預處理:首先使用高純水水煮30h后，烘干后再在200°C通氧氣焙燒6h ;然后放入酸液中浸泡20h ;再用高純水浸泡2次，每次IOh ;最后將原始坯烘干；所述酸液為質量分數36%的鹽酸和質量分數70%的硝酸按3:1的體積比配制而成
[0038](4)將預處理后的原始坯置于密度為1.16g/cm3的硅溶膠中，首先在真空狀態下進行浸潰復合，真空壓力為_90kPa，浸潰時間為60min ;然后輔助于振動進行浸潰，振動速率為3000~4000rad/min以使硅溶膠液面出現劇烈的振動波紋，增大硅溶膠顆粒的動能，提高浸潰復合效果。振動浸潰30min后，將浸潰復合后的原始坯取出后進行干燥。
[0039](5)重復步驟(4) 7次，以保證原始坯的浸潰效果。
[0040](6)對浸潰復合后的原始坯體進行1000°C燒結，使其陶瓷化形成粗坯。
[0041](7)對粗坯進行機械加工成所需產品尺寸，即可得到耐高溫耐燒蝕天線罩罩體。
【權利要求】
1.一種耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: (1)根據產品結構、尺寸的要求，采用耐高溫、耐燒蝕材料制備具有卡柱的端頭帽，所述耐高溫、耐燒蝕材料為碳化硅復合材料、氮化硅復合材料或超高溫陶瓷復合材料,所述卡柱為具有5~7條側棱的棱柱； (2)將端頭帽通過卡柱固定在具有與卡柱相配合的卡槽的編織芯模上，然后按照產品的厚度，生產出符合要求的石英纖維編織體，端頭帽被編織在石英纖維編織體的頭部，形成原始坯； (3)對原始坯進行預處理:首先使用高純水水煮20~35h，烘干后再在200~400°C通氧氣焙燒3~6h ;然后放入酸液中浸泡10~20h,再用高純水浸泡2~3次,每次10~15h ;最后將原始坯烘干；所述酸液為質量分數36~38%的鹽酸和質量分數65~70%的硝酸按3:1的體積比配制而成； (4)將預處理后的原始坯置于硅溶膠中，首先在真空狀態下進行浸潰復合，真空壓力小于或等于_90kPa，浸潰時間為30~SOmin ;然后輔助以振動提高浸潰復合效果，振動速率為3000~4000rad/min，振動浸潰時間為20~60min ； (5)重復步驟(4)4~8次； (6)對浸潰復合后的原始坯進行燒結，使其陶瓷化形成粗坯； (7)對粗坯進行機械加工成所需產品尺寸，即可得到耐高溫耐燒蝕天線罩罩體。
2.根據權利要求1所述的耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的卡柱為具有6條側棱的棱柱。
3.根據權利要求1或2所述的耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中硅溶膠的密度為1.12~1.16g/cm3。
4.根據權利要求1或2所述的耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中的燒結溫度為700~1100°C。
5.根據權利要求3所述的耐高溫耐燒蝕天線罩罩體的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中的燒結溫度為700~1100°C。
【文檔編號】H01Q1/42GK103553696SQ201310528348
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】尹正帥, 張軍, 雷寧, 郭培江, 吳廣力 申請人:湖北三江航天江北機械工程有限公司