王洪升:陶瓷透波材料研究应用进展 - 中国粉体网

2018-06-30 21:52:43 4

中国粉体网讯  近年来随着科学技术的飞速发展,以远程打击、精确制导为鲜明特点的战略战术导弹,在飞行速度、机动性能和打击距离等方面都取得了长足的进步。飞行速度的不断提高给导弹构件提出了巨大的考验,迫切要求导弹用材料体系各项性能的不断提升,以满足导弹在复杂环境、恶劣条件下的使用要求。


导弹最前缘的天线罩,在使用过程中不仅需要承受较强的气动载荷和较高温度的热冲刷,以保护导弹内部构件免损伤,同时还必须具有优异的透波性能,以保障信号的正常传输从而实现精确制导。因此,作为结构、功能一体化的导弹天线罩,必然要求其材料体系拥有优良的介电性能、较好的力学性能以及耐高温、抗热震等优异的综合性能。


图片关键词


至今,天线罩用材料大致经历了从有机材料到无机材料和由单相材料到复相材料的发展历程。其中,早期的树脂基复合材料的耐温性能较差并且容易老化变形,已经不能够适用于高马赫数导弹的使用要求。具有较高强度、硬度和优异抗侵蚀能力的氧化铝陶瓷和微晶玻璃,存在抗热震性能较差和高温介电性能不稳定等问题,一般也只能应用在低马赫数导弹上。



至于现在应用较多的SiO2纤维增强陶瓷透波材料,又由于纤维在高温下存在析晶,很大程度上限制了其在耐高温天线罩领域的应用。为此,国内外竞相开展了其他具有更好耐温性能透波纤维的研究,期望制备出性能更加优异的纤维增强陶瓷基透波材料,但是目前距离工业化生产还有很大的差距。


陶瓷透波材料是一种兼有耐高温性能与透波性能的介质材料。


陶瓷透波材料可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。前者有氧化铝陶瓷、石英陶瓷、氧化铍陶瓷、微晶玻璃、堇青石陶瓷等等。非氧化物陶瓷主要有碳化硼(BN)和氮化硅(Si3N4)。


图片关键词


国外高温陶瓷透波材料的研究现状


国外透波材料的研究始于20世纪50年代初,目前已开发出多种透波材料体系,主要分为有机透波材料和无机透波材料两大类,即高分子透波材料和陶瓷透波材料。高分子透波材料包括玻璃纤维和石英纤维等有机纤维增强树脂(聚酯树脂、环氧树脂、氰酸脂树脂、氟树脂、双马来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂等)复合材料。


国内高温陶瓷透波材料的研究现状


国内透波材料研究从20世纪70年代末开始,开发的透波材料多为树脂基有机材料,如玻璃纤维和石英纤维等无机纤维增强树脂(环氧树脂、氟树脂、双马树脂等)复合材料,其特点是工艺简单、成本低、强度高、质量轻,但使用温度低,最高使用温度为400℃。


尽管如此,国内无机陶瓷材料也取得了一定进展,研制的无机陶瓷透波材料有微晶玻璃、石英陶瓷和纤维增强SiO2陶瓷复合材料,特点是使用温度较高,可在1500℃使用。其中,微晶玻璃、石英陶瓷是典型的脆性材料,抗冲击性能差,应用于低马赫数导弹透波材料,微晶玻璃用于4Ma以下,石英陶瓷可工作到5Ma以上,但仍无法满足高过载要求和薄壁结构使用要求。


国内纤维增强二氧化硅复合材料的研究起步于20世纪70年代末,先后研制和发展了正交三向石英、高硅氧穿刺等耐热透波复合材料,其已经在DF-21A等型号天线窗上获得应用。纤维增强结构研究也取得了较大进展,开发出2.5D仿形织物,这种织物增强二氧化硅复合材料的突出特点是综合性能优良,除了良好的耐热性能和很低的介电常数外,强度和断裂韧性要比石英陶瓷材料高得多,是一种综合性能较好的耐热宽频带天线罩材料。


报告人简介


王洪升,山东工业陶瓷研究设计院陶瓷透波材料学科带头人,长期从事纤维增强陶瓷基复合材料、氮化物陶瓷复合材料及其特种涂层的研制。在纤维增强陶瓷基复合材料方向,先后攻克料浆浸渍成型、致密化和防潮处理等关键技术,解决了耐高温/透波/隔热、大尺寸超薄、长航时耐冲刷等设计与制备等问题,为地地、空空、地空和空地导弹等 10 余个国家高新及重点武器装备开发了数十种产品,形成年产千件产品能力。在氮化物陶瓷方向,在国内首次通过了全面地面试验和飞行打靶考核,为新一代陶瓷天线罩制品的应用奠定了基础。


先后获得 4 项国际先进水平、3 项国内领先水平成果鉴定;申请30 多项国家发明/国防专利,并已授权 18 项;完成国家军用标准、行业标准 2 项,在研 5 项。


先后获得山东省科技发明一等奖(第 2 位)、淄博市高新区科技一等奖等奖项,获得山东省劳动模范、淄博市经信委时代先锋先进个人、振兴淄博劳动奖章等称号,入选第七批淄博有突出贡献的中青年专家。


想要了解更多关于陶瓷透波材料的内容,那就一定不要错过7月中旬在淄博举办的先进陶瓷会议,届时,山东工业陶瓷研究院设计院新材料事业部王洪升副总经理将会为我们带来《陶瓷透波材料研究应用进展》的专题报告。