一种叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法与流程

1.本发明涉及天线罩，尤其涉及一种叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法。


背景技术：

2.随着作战飞行器的发展，作为关键部件的天线罩，其面临的飞行环境越来越恶劣。为满足飞行过程中尤其是再入段的高动压，天线罩必须具有较高的力学性能；同时，为承受飞行过程中可能产生的剧烈震动，材料还需具备良好的断裂韧性。由于高速飞行过程中气动热会产生高温，因此要求材料具有良好的高温强度，在超高温和高冲刷的环境下具有低的烧蚀率。目前成熟的天线罩技术无法兼顾力学性能和抗烧蚀率的高要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有天线罩技术存在的问题，从而提供一种叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法，达到优良的力学性能和抗烧蚀性能。为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法。根据本发明的一个方面，提供了叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法，包括以下步骤：
4.(1)天线罩预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，纤维预制体内、外层采用纤维一纤维布制备，纤维预制体中层全部采用纤维二纤维制备；
5.(2)对纤维预制体进行硅溶胶循环浸渍，浸渍完成后将纤维预制体从硅溶胶中取出进行干燥处理；
6.(3)依照步骤(1)进行预制体硅溶胶循环浸渍及干燥处理，然后经粗加工得到初始天线罩；
7.(4)对初始天线罩进行硅溶胶反复循环浸渍，浸渍完成后进行干燥热处理，经精加工得到精加工天线罩；
8.(5)对精加工后的天线罩进行陶瓷化热处理，得到天线罩制品。
9.优选的，所述步骤(1)中内层采用2
‑
5层纤维布包覆，外层采用4
‑
10层纤维布包覆，内中外三层采取小股纤维针刺的方式固定。
10.优选的，所述步骤(2)中，纤维预制体在进行硅溶胶循环浸渍之前,进行的处理包括：去除编织过程中引入的杂物及预制体表面的浸润剂。
11.优选的，所述步骤(2)中，硅溶胶固含量为30％
‑
50％，干燥过程：从硅溶胶中取的纤维预制体先在80℃
‑
150℃进行初步干燥处理，然后在100℃
‑
180℃下进行进一步干燥处理，最后在120℃
‑
220℃下进行深度干燥处理，直至干燥至恒重。
12.优选的，所述步骤(2)中，依照步骤(2)进行预制体硅溶胶循环浸渍及干燥处理直至增重小于5％，得到天线罩毛坯；对天线罩毛坯进行粗加工得到初始天线罩，初始天线罩
单边留取加工余量。
13.优选的，所述步骤(3)中，硅溶胶固含量为20％
‑
40％，干燥热处理温度为200℃
‑
400℃。
14.优选的，所述步骤(3)中，在进行硅溶胶循环浸渍之前，对所述天线罩进行酸洗、水洗处理；对酸洗、水洗处理后的天线罩进行硅溶胶循环浸渍。
15.优选的，所述步骤(4)中，硅溶胶固含量为20％
‑
40％，陶瓷化热处理为800℃
‑
1000℃。
16.优选的，所述步骤(1)
‑
(4)中，浸渍过程采用真空浸渍的方式。
17.优选的，天线罩预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过小股纤维针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，织物为一次成型的预定向结构产品，结合2.5d及针刺两种纤维预制件编织方法的优势。
18.根据本发明的另一个方面，提供一种叠层纤维织物增强天线罩，它的天线罩预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过小股纤维针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，织物为一次成型的预定向结构产品，结合2.5d及针刺两种纤维预制件编织方法的优势。纤维预制体经反复循环浸渍干燥、粗加工后反复循环浸渍、干燥热处理、精加工后硅溶胶循环浸渍、陶瓷化热处理成型的制品。
19.与现有技术相比，本项目具有以下有益效果：本发明示例的叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，对纤维预制体进行硅溶胶循环浸渍，纤维预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，纤维预制体的内层全部采用纤维一制备，纤维预制体的外层采用纤维二纤维布制备，制品材质为陶瓷基复合材料，力学、热学、电学、抗烧蚀性能较好。
附图说明
20.图1为本发明实施例中三层纤维布铺入方向的示意图。
具体实施方式
21.为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合体实施例对本发明作进一步说明。
22.实施例一：
23.本实施例提供了一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其步骤为：
24.(1)采用主体为2.5d编织结构辅以针刺结构制备石英纤维预制体，纤维一和纤维二均采用石英纤维，内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构；
25.(2)先采用酸浸泡去除编织过程中引入的杂物，然后采用水煮以及热处理相结合的方式去除石英纤维预制体表面浸润剂，热处理温度为500℃；
26.(3)采用固含量为35％的硅溶胶对纤维预制体进行液相浸渍成型，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式，完成后将预制体直接从硅溶胶里面拿出干燥；
27.(4)干燥过程预先将温度调至100℃，使预制体表面迅速干燥20mi n，然后将温度调至100℃
‑
120℃，直至干燥至恒重；
28.(5)按照上述(3)(4)循环浸渍硅溶胶，直至增重小于2％；得到纤维增强二氧化硅复合材料天线罩毛坯；
29.(6)对纤维增强二氧化硅复合材料天线罩毛坯进行粗加工，得到初始天线罩，其单边留取2mm
‑
3mm的余量；
30.(7)对粗加工后的制品采用固含量30％的高纯硅溶胶调整反复循环浸渍，重复浸渍周期2
‑
3次，浸渍完成后进行干燥热处理(350℃
‑
400℃)，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式；
31.(8)对步骤(7)中热处理后的制品进行精密机械加工，得到精加工天线罩；
32.(9)对天线罩进行酸洗、水洗；
33.(10)对酸洗、水洗后的天线罩进行液相浸渍，采用固含量25％的高纯硅溶胶循环浸渍1
‑
2次，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式；
34.(11)在700℃下对步骤(10)中浸渍处理后的天线罩进行陶瓷化热处理，即得到所需要的天线罩。
35.本实施例提供了一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩，纤维一、二均为石英纤维。本实施例整体采用石英纤维编织石英复合材料制备，天线罩介电常数为3.0
±
0.1，介电损耗小于8
×
10
‑3。
36.实施例二：
37.本实施例提供了一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其步骤为：
38.(1)采用主体为2.5d编织结构辅以针刺结构制备纤维预制体，天线罩预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，纤维一采用氧化铝纤维，纤维二采用石英纤维/氧化铝纤维混编；
39.(2)先采用硝酸浸泡去除编织过程中引入的杂物，然后采用水煮以及热处理相结合的方式去除石英纤维预制体表面浸润剂，热处理温度800℃；
40.(3)采用高纯硅溶胶对纤维预制体进行液相浸渍成型，首轮浸渍采用固含量为40％的高纯硅溶胶循环浸渍，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式，且浸渍完成后将预制体直接从硅溶胶里面拿出干燥；
41.(4)干燥过程预先将温度调至150℃，使预制体表面迅速干燥10mi n
‑
20mi n，然后将温度调至140℃，直至干燥至恒重；
42.(5)按照上述(3)(4)循环浸渍硅溶胶，直至增重小于2％；得到纤维增强二氧化硅复合材料天线罩毛坯；
43.(6)对纤维增强二氧化硅复合材料天线罩毛坯进行粗加工，得到初始天线罩，其单边留取1mm
‑
2mm的余量；
44.(7)对粗加工后的制品采用固含量20％的高纯硅溶胶调整反复循环浸渍，重复浸渍周期2
‑
3次，浸渍完成后进行干燥热处理(200℃)，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式；
45.(8)对步骤(7)中热处理后的制品进行精密机械加工，得到精加工天线罩；
46.(9)对天线罩进行酸洗、水洗；
47.(10)对酸洗、水洗后的天线罩进行液相浸渍，采用固含量20％的高纯硅溶胶循环浸渍1
‑
2次，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式；
48.(11)在800℃下对步骤(10)中浸渍处理后的天线罩进行陶瓷化热处理，即得到所需要的天线罩。
49.本实施例提供了一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩，纤维预制体经反复循环浸渍干燥、粗加工后反复循环浸渍、干燥热处理、精加工后硅溶胶循环浸渍、陶瓷化热处理成型的制品。本实施例整体采用石英纤维/氧化铝纤维编织石英复合材料制备。
50.实施例三：
51.本实施例提供了一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其步骤为：
52.(1)采用主体为2.5d编织结构辅以针刺结构制备石英纤维预制体，天线罩预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，纤维预制体的内层全部采用石英纤维布制备，中层采用氮化硅纤维，外层采用石英纤维布制备；
53.(2)先采用硝酸浸泡去除编织过程中引入的杂物，然后采用水煮以及热处理相结合的方式去除石英纤维预制体表面浸润剂，热处理温度600℃；
54.(3)采用高纯硅溶胶对纤维预制体进行液相浸渍成型，首轮浸渍采用固含量为40％的高纯硅溶胶循环浸渍，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式，且浸渍完成后将预制体直接从硅溶胶里面拿出干燥；
55.(4)干燥过程预先将温度调至130℃，使预制体表面迅速干燥20mi n，然后将温度调至50℃
‑
70℃，直至干燥至恒重；
56.(5)按照上述(3)(4)循环浸渍硅溶胶，直至增重小于2％；得到纤维增强二氧化硅复合材料天线罩毛坯；
57.(6)对纤维增强二氧化硅复合材料天线罩毛坯进行粗加工，得到初始天线罩，其单边留取1mm
‑
2mm的余量；
58.(7)对粗加工后的制品采用固含量30％的高纯硅溶胶调整反复循环浸渍，重复浸渍周期2
‑
3次，浸渍完成后进行干燥热处理(460℃
‑
500℃)，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式；
59.(8)对步骤(7)中热处理后的制品进行精密机械加工，得到精加工天线罩；
60.(9)对天线罩进行酸洗、水洗；
61.(10)对酸洗、水洗后的天线罩进行液相浸渍，采用固含量30％的高纯硅溶胶循环浸渍1
‑
2次，浸渍过程采用真空、振动以及高压相结合的方式；
62.(11)在650℃下对步骤(10)中浸渍处理后的天线罩进行陶瓷化热处理，即得到所需要的天线罩。
63.本实施例提供了一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩，纤维一为石英纤维，纤维二为氮化硅纤维。本实施例整体采用石英纤维/氮化硅纤维编织石英复合材料制备，提升罩体整体的抗烧蚀性能。
64.上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发
明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)纤维预制体分为三层，内、外层采用纤维一纤维布制备，中层全部采用纤维二纤维制备；天线罩预制体采用2.5d的编织方法，罩体内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构；(2)对纤维预制体进行硅溶胶初步浸渍，浸渍完成后，取出进行烘干处理；(3)依照步骤(2)进行预制体硅溶胶循环浸渍及干燥处理，然后经粗加工得到初始天线罩；(4)对初始天线罩进行硅溶胶反复循环浸渍，浸渍完成后进行干燥热处理，经精加工得到精加工天线罩；(5)对精加工后的天线罩进行烧成，得到天线罩制品。2.根据权利要求1所述的一种叠层纤维织物增强复合材料天线罩的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中内层采用2
‑
5层纤维布包覆，外层采用4
‑
10层纤维布包覆，内中外三层采取小股纤维针刺的方式固定。3.根据权利要求1所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中，纤维预制体在进行硅溶胶循环浸渍之前,进行的处理包括：去除编织过程中引入的杂物及预制体表面的浸润剂。4.根据权利要求1所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中，硅溶胶固含量为30％
‑
50％，干燥过程：从硅溶胶中取的纤维预制体先在80℃
‑
150℃进行初步干燥处理，然后在100℃
‑
180℃下进行进一步干燥处理，最后在120℃
‑
220℃下进行深度干燥处理，直至干燥至恒重。5.根据权利要求1所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中，依照步骤(2)进行预制体硅溶胶循环浸渍及干燥处理直至增重小于5％，得到天线罩毛坯；对天线罩毛坯进行粗加工得到初始天线罩，初始天线罩单边留取加工余量。6.根据权利要求1所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中，硅溶胶固含量为20％
‑
40％，干燥热处理温度为200℃
‑
400℃。7.根据权利要求1所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中，在进行硅溶胶循环浸渍之前，对所述天线罩进行酸洗、水洗处理；对酸洗、水洗处理后的天线罩进行硅溶胶循环浸渍。8.根据权利要求1所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中，硅溶胶固含量为20％
‑
40％，陶瓷化热处理为800℃
‑
1000℃。9.根据权利要求1
‑
8任一所述的一种叠层纤维的陶瓷基复合材料天线罩的制备方法，其特征是，所述步骤(1)
‑
(4)中，浸渍过程采用真空浸渍的方式。10.一种叠层纤维织物增强天线罩的制备方法,其特征是：天线罩预制体中层采用2.5d的纤维编织方法，同时内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过小股纤维针刺的方式固定整个多层纤维编织物的结构，织物为一次成型的预定向结构产品，结合2.5d及针刺两种纤维预制件编织方法的优势。
技术总结
本发明涉及一种叠层纤维织物增强天线罩的制备方法。叠层纤维织物增强复合材料天线罩，它是由纤维预制体通过液相循环浸渍硅溶胶成型的制品。其中，天线罩预制体主体采用2.5D的纤维编织方法，织物为一次成型的预定向结构产品，结合了2.5D及针刺两种纤维编织方法。同时，罩体内层和外层包覆数层纤维布，三层结构沿同一方向铺入，形成一个内中外层平铺叠层结构后，再通过小股纤维针刺的方式固定整个多层纤维编织物的预制件。通过液相循环浸渍硅溶胶形成的天线罩的力、热、电综合性能较好，重点突出其承受力学及烧蚀性能的高要求，提高其抗烧蚀能力。蚀能力。蚀能力。


技术研发人员：刘菂 胡伟 胡海明 唐豪 周长田 杜志明 黄腊明 朱济民
受保护的技术使用者：中建材飞渡航天科技有限公司
技术研发日：2021.03.19
技术公布日：2021/6/29