一种对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩及制备方法

技术领域

本发明属于高温透波氮化物陶瓷天线罩及其制备方法，涉及一种对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩及制备方法，具体涉及一种氮化硅陶瓷天线罩的对称连续梯度结构多尺度设计及其一体化近净尺寸成型制备方法。

背景技术

天线罩位于飞行器的机舱鼻部，作用是保护内部雷达天线的正常有效工作，既是飞行器的结构件，也是制导系统的重要组成部分。高速飞行器天线罩服役环境苛刻，在飞行器飞行过程中既要承受因加速度引起的机械应力和因气动加热产生的高温，又要面临大气中雨滴的侵蚀和粒子的碰撞，同时作为传输电磁波的通道，还须保证信号的正常传输。天线罩在这样恶劣的环境下保护飞行器通讯、遥测、制导、引爆等系统正常工作，是一种集防热、透波、承载、耐候等高性能要求为一体的结构/功能部件，相应地，天线罩用材料也应满足上述多功能一体化要求。氮化硅陶瓷材料因其优良的耐高温、耐腐蚀和力学性能，以及适中的介电常数被公认为最合适的高速飞行器天线罩用候选材料之一。

天线罩的透波性能与其罩壁结构密切相关。典型的宽频透波天线罩的罩壁结构分为三种：薄壁结构、夹层结构和梯度结构。薄壁结构天线罩的透波性能优良，但是由于天线罩壁厚较薄，很难实现宽频透波与力学性能协同；夹层结构通过对不同层的材料体系与厚度进行设计，可以实现宽频透波，目前已成功应用于低马赫数导弹天线罩。但是由于不同层材料的热物理性能差别较大，当该种结构应用于高马赫数导弹天线罩时容易出现各层热失配问题，从而无法满足耐高温与宽频透波协同的使用需求；梯度结构可以看作是由多层介电材料按照梯度的介电性能变化顺序组合而成，其不仅具有介电可设计性，能够满足宽频透波需求，而且具有优良的热应力缓和特性，可以防止在高温环境使用时由于层间热应力而导致的材料破环，因而具有较好的耐高温性能和抗热震性能，满足高马赫数导弹天线罩使用需求。目前，有关梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的研究鲜见报道，亟待发展该项技术以满足耐高温、宽频透波、兼顾承载的使用需求。

目前梯度结构天线罩的制备工艺主要包括变密度坯体共烧结工艺、多层粘结工艺和表面涂层工艺。其中，Verzemnieks等人(VERZEMNIEKS J,SIMPSON FH.Silicon nitridearticles with controlled multi density regions；美国US5103239[P].1992-04-07)通过控制造孔剂含量调控陶瓷密度，采用坯体共烧结法制备了密度为0.9～1.8g/cm

Goto等人与Leggett等人(GOTO T,FUJI A,KAWAI C.Radome；美国US 6091375[P].2000-07-18；LEGGETT H.Ceramic broadband radome；美国US 4358772[P].1982-11-09)分别在多孔氮化硅陶瓷芯层表面制备了致密的涂层以形成梯度结构氮化硅陶瓷天线罩。但是由于涂层与芯层之间缺乏有效的连续过渡层，导致层间热物理性能难以匹配。

与国外相比，国内关于宽频透波天线罩的研究开展的较晚。闫法强等人(闫法强.夹层结构天线罩材料的设计、制备及其宽频透波性能[D].武汉:武汉理工大学博士学位论文，2007)采用磷酸盐粘结技术制备出了梯度结构的ZrP

综上所述，国外实现了梯度结构宽频透波天线罩的制备，但是其现有的工艺方法存在制备工艺控制难度大、天线罩尺寸收缩很难控制、梯度结构单元之间热物理性能不匹配等问题，而国内尚未开展连续梯度结构氮化硅宽频透波天线罩制造技术研究，仅在夹层结构陶瓷平板上开展了材料级研究，且采用了分层制造粘结的制备工艺，无法实现一体化连续梯度结构。因此，亟需发展一种新型连续梯度结构氮化硅材料及其天线罩一体化成型工艺，满足高超音速飞行器天线罩耐高温、宽频透波、承载等要求。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩及制备方法，针对目前国内梯度结构氮化硅陶瓷天线罩研究空白，国际梯度结构氮化硅陶瓷天线罩制备工艺无法实现一体化精确成型、梯度结构单元之间热物理性能不匹配、透波与力学性能协同难等问题，提出一种连续梯度结构氮化硅材料的多尺度结构设计方法及其天线罩一体化近净尺寸成型制备方法。本发明可实现高性能天线罩的宽频透波、高温承载和抗环境侵蚀性能的协同提升，以及大型复杂型面连续梯度结构天线罩的近净尺寸制造。

技术方案

本发明提供一种对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩制备方法。首先开展对称连续梯度结构氮化硅陶瓷宽频透波罩壁结构设计；然后通过凝胶注模工艺成型氮化硅晶须天线罩预制体，之后采用先驱体浸渍裂解法(PIP法)在预制体孔隙中制备氮化物基体，再采用如碳热还原氮化法、硅粉氮化法和催化裂解法在天线罩表面生长氮化硅纳米线，随后采用低压化学气相渗透/化学气相沉积法(LPCVI/CVD法)制备氮化硅涂层，最后经精加工制得对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩。该天线罩具有对称连续梯度结构特征，沿壁厚方向从中心到表面孔隙率渐变、介电性能渐变、力学性能渐变，整体材料组分纯净、高温稳定、各相之间热物理性能匹配、物理/化学相容性优良。该制备方法能够实现对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的一体化成型和近净尺寸制备，梯度结构连续过渡，不存在分层特征，制备过程几乎不存在坯体体积变化和型面变形，工艺可控性好、制造精度高、周期短。

一种对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩，其特征在于天线罩具有对称连续梯度结构特征，为一体化成型和近净尺寸结构；所述天线罩沿壁厚方向从中心到表面孔隙率渐变、介电性能渐变、力学性能渐变。

一种制备所述对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以天线罩对称连续梯度结构为对称三级结构，即上下表层与内部芯层三个区域；采用电磁仿真软件CST对天线罩透波率进行模拟，建立芯层和表层的厚度、介电常数、损耗角正切参数与氮化硅透波率的关系，对这些参数的优化获得具有最佳综合性能的结构方案；

1、芯层材料介电常数和介电损耗优化方法为：首先拟定材料的基本参数，包括表层材料厚度d

2、表层材料介电常数和介电损耗优化方法为：首先拟定材料的基本参数，包括表层材料厚度d

3、表层材料和芯层材料厚度优化方法为：根据CST计算优选出的表层材料和芯层材料的介电常数ε

步骤2、对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的制备：包括凝胶注模成型预制体、预制体干燥排胶处理以及预制体中一定含量氮化物基体的制备；

根据步骤1优化的芯层厚度，设计天线罩成型的模具；

凝胶注模成型预制体：将溶剂去离子水H

预制体干燥排胶处理；取出天线罩内腔模具，对天线罩内腔进行包埋，并在恒温恒湿环境下干燥，使得预制体中水分完全挥发；将预制体从模具中取出，然后在有氧环境中以较慢的升温速率进行排胶除碳处理，得到各向同性、结构均匀的多孔氮化硅晶须预制体；

预制体中制备含有氮化物基体：采用与晶须预制体特殊的微米级孔隙结构相匹配的先驱体浸渍裂解工艺在预制体中制备氮化物基体以完成多孔芯层的制造；

将溶剂二甲苯和陶瓷先驱体聚硼硅氮烷PSNB、聚硅氮烷PSN、聚硼氮烷PBN混合搅拌均匀后，通过真空压力浸渍，使先驱体溶液均匀分布于预制体孔隙中，将浸渍先驱体的预制体置于气氛炉中，在N

步骤3、对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的制备：在芯层表面分别选用碳热还原氮化法、硅粉氮化法、催化裂解法三种工艺制备形貌、取向不同的氮化硅纳米线；

步骤4、对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层致密氮化硅涂层的制备：将步骤3所制备的表面含有纳米线的天线罩置于氮化硅沉积炉进行表层致密化，得到对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩；

氮化硅涂层沉积工艺的具体实施方法为：采用四氯化硅SiCl

对步骤4得到对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩，根据步骤1所优化的天线罩芯层与表层厚度对天线罩进行精密加工，然后进行清洗、干燥，使天线罩的尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。

所述步骤2中，凝胶注模成型预制体的具体实施方法为：在球磨罐中加入20～35wt.％的去离子水、0.1～0.5wt.％的聚丙烯酸铵、1～3wt.％的四甲基氢氧化铵、1～1.5wt.％的聚乙二醇400，混合均匀后，分多次加入40～55wt.％的氮化硅晶须、5～10wt.％的填料Si

所述步骤2中，预制体干燥排胶处理的具体实施方法为：将交联固化成型好的预制体脱内模后，采用振实密度为0.5～1.5g/cm

所述步骤2中，在预制体中制备氮化物基体的具体实施方法为：在密封罐中加入0～50wt.％的PSNB先驱体、0～50wt.％的PSN先驱体、0～50wt.％PBN先驱体及50～90wt.％的溶剂二甲苯，配制好浸渍溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌10～100min，使其混合均匀；首先将排胶处理后的预制体置于-0.1～-0.08MPa的真空下保压20～40min，排出预制体中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍30～60min；随后将配制好的先驱体溶液及浸于其中的预制体置于氮气或氩气气压0.8～2.0MPa环境下，压力浸渍30～60min；将浸渍先驱体溶液的预制体置于气氛炉中进行固化裂解：在30～60sccm N

所述步骤3采用碳热还原氮化法或硅粉氮化法时，通过浆料配制、涂刷结合后续相应高温反应过程，在表层制备准定向生长纳米线。

所述步骤3采用催化裂解法，通过真空浸渍结合高温裂解过程，在表层制备随机取向纳米线。

有益效果

本发明提出的一种对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩及制备方法，步骤为(1)采用电磁仿真软件CST进行天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化；(2)采用凝胶注模-先驱体浸渍裂解法制备氮化硅基陶瓷多孔芯层；(3)采用碳热还原氮化法/硅粉氮化法/催化裂解法在芯层表面制备氮化硅纳米线；(4)采用化学气相沉积/渗透法对表面含有纳米线的天线罩进行表层致密化；(5)对天线罩进行精密加工。本发明所提供的技术方案为组合式工艺，可以实现高性能天线罩的宽频透波、高温承载和抗环境侵蚀性能的协同提升，以及大型复杂型面连续梯度结构天线罩的近净尺寸一体化成型，解决了当前梯度结构天线罩成型困难的问题，实现了天线罩结构、性能梯度连续变化。

本发明的有益效果是：

(1)采用凝胶注模-先驱体浸渍裂解-(催化)化学气相渗透/沉积组合式工艺，可以实现大尺寸复杂型面连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的近净尺寸一体化成型。在国际上创新发展了新的技术体系，有效解决了当前梯度结构天线罩成型困难的问题，并真正实现了天线罩罩壁结构和性能连续梯度变化的设计目标。

(2)采用具备单晶结构的氮化硅晶须作为芯层增强体，使芯层具有优异的耐高温性能和力学性能。在芯层中引入一定含量的氮化物基体，不仅可以对芯层进一步补强，还可以调控芯层的介电性能，以满足CST仿真对于芯层介电性能的设计要求。

(3)氮化硅纳米线的原位生长可以实现芯层与表层氮化硅涂层之间的紧密连接，起到“钉扎”作用。芯层中晶须与芯层表面纳米线重叠的过渡区域，由于晶须-纳米线两相微纳增强体的共同作用，力学性能得到进一步提升。芯层表面纳米线对后续氮化硅涂层的沉积具有基底诱导效应，可实现氮化硅涂层的快速均匀制备。

(4)采用化学气相渗透/沉积工艺制备表层氮化硅涂层时，通过优化工艺参数，可实现涂层沉积速率、沉积厚度和渗透深度的控制。氮化硅在芯层中的可控渗入，很好地包裹了芯层晶须和表层纳米线，有利于二者的良好结合，并由此实现连续梯度结构。氮化硅涂层均匀致密且具有较高的名义模量，可以提高梯度结构氮化硅陶瓷的总体力学性能水平。氮化硅涂层对芯层的封孔作用，可以显著提高材料的抗环境腐蚀性能。同时，氮化硅涂层的引入不会对材料的透波性能产生任何不利的影响。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程图。

图2是所制备的对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的SEM照片。

图3是所制备的对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的SEM照片。

(a)准定向氮化硅纳米线SEM照片；(b)随机取向氮化硅纳米线SEM照片

图4是所制备的对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩罩壁结构的SEM照片。

图5是所制备的对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的宏观照片。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明的特征是具有以下步骤：

1.天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化

针对天线罩的使用需求，首先开展对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化。为了方便模拟计算，将对称连续梯度结构简化为对称三级结构，即上下表层与内部芯层三个区域。

采用电磁仿真软件CST对天线罩透波率进行模拟，建立芯层和表层的厚度、介电常数、损耗角正切等参数与氮化硅透波率的关系，并通过对这些参数的优化获得具有最佳综合性能的结构方案。

所述步骤1中，芯层材料介电常数和介电损耗优化方法为：首先拟定材料的基本参数，包括表层材料厚度d

所述步骤1中，表层材料介电常数和介电损耗优化方法为：首先拟定材料的基本参数，包括表层材料厚度d

所述步骤1中，表层材料和芯层材料厚度优化方法为：根据CST计算优选出的表层材料和芯层材料的介电常数ε

2.对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的制备

芯层的制备过程包括凝胶注模成型预制体、预制体干燥排胶处理以及预制体中一定含量氮化物基体的制备。

首先成型晶须预制体。根据步骤一所优化的芯层厚度，设计天线罩成型所需的模具。在球磨罐中加入溶剂去离子水(H

然后，取出天线罩内腔模具，对天线罩内腔进行包埋，并在恒温恒湿环境下长时间干燥，保证预制体中水分完全挥发。采用包埋法有利于实现近净尺寸成型，预制体中的填料是减小干燥过程收缩的关键因素。将完全干燥后的预制体从模具中取出，然后在有氧环境中以较慢的升温速率进行排胶除碳处理，由此得到各向同性、结构均匀的多孔氮化硅晶须预制体。

再后，采用与晶须预制体特殊的微米级孔隙结构相匹配的先驱体浸渍裂解工艺(PIP工艺)在预制体中制备氮化物基体以完成多孔芯层的制造。按比例将溶剂二甲苯和陶瓷先驱体聚硼硅氮烷(PSNB)、聚硅氮烷(PSN)、聚硼氮烷(PBN)混合，搅拌均匀后，通过真空压力浸渍，使先驱体溶液均匀分布于预制体孔隙中，将浸渍先驱体的预制体置于气氛炉中，在N

所述步骤2中，凝胶注模成型预制体的具体实施方法为：在球磨罐中加入20～35wt.％的去离子水、0.1～0.5wt.％的聚丙烯酸铵、1～3wt.％的四甲基氢氧化铵、1～1.5wt.％的聚乙二醇400，混合均匀后，分多次加入40～55wt.％的氮化硅晶须、5～10wt.％的填料Si

所述步骤2中，预制体干燥排胶处理的具体实施方法为：将交联固化成型好的预制体脱内模后，采用振实密度为0.5～1.5g/cm

所述步骤2中，在预制体中制备氮化物基体的具体实施方法为：在密封罐中加入0～50wt.％的PSNB先驱体、0～50wt.％的PSN先驱体、0～50wt.％PBN先驱体及50～90wt.％的溶剂二甲苯，配制好浸渍溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌10～100min，使其混合均匀。首先将排胶处理后的预制体置于-0.1～-0.08MPa的真空下保压20～40min，排出预制体中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍30～60min；随后将配制好的先驱体溶液及浸于其中的预制体置于氮气或氩气气压0.8～2.0MPa环境下，压力浸渍30～60min。将浸渍先驱体溶液的预制体置于气氛炉中进行固化裂解：在30～60sccm N

3.对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的制备

根据应用场景对表层力学性能的不同需求，在芯层表面(即对称连续梯度结构氮化硅陶瓷的表层)选用碳热还原氮化法、硅粉氮化法、催化裂解法三种工艺中的一种制备形貌、取向不同的氮化硅纳米线。其中，对于碳热还原氮化法和硅粉氮化法，通过浆料配制、涂刷结合后续相应高温反应过程，在表层制备准定向生长纳米线；对于催化裂解法，通过真空浸渍结合高温裂解过程，在表层制备随机取向纳米线。

采用碳热还原氮化法制备氮化硅纳米线时，首先按比例配制浆料，在球磨罐中加入溶剂无水乙醇(Absolute ethanol)和丁酮(MEK)、分散剂磷酸三乙酯(TEP)、粘结剂聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、增塑剂丙三醇(Glycerin)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、反应物SiO

采用硅粉氮化法制备氮化硅纳米线时，与碳热还原氮化法工艺相近。须首先将浆料中反应物替换为Si粉，按比例配制浆料并球磨混合后，均匀涂刷在芯层表面。然后将其置于高温气氛炉中，在N

采用催化裂解法制备氮化硅纳米线时，首先将先驱体PSN、溶剂二甲苯、催化剂二茂铁按比例混合均匀，通过真空浸渍将其引入芯层表面孔隙中。然后将其置于高温气氛炉中，在N

所述步骤3中，碳热还原氮化法和硅粉氮化法中浆料配制及涂刷工艺的具体实施方法为：在球磨罐中加入15～30wt.％的乙醇、15～30wt.％的丁酮、1～3wt.％的磷酸三乙酯(TEP)、1～3wt.％的丙三醇、1～3wt.％的邻苯二甲酸二辛酯、1.5～3.5wt.％的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、10～40wt.％的氮化硅晶须、5～25wt.％的SiO

所述步骤3中，碳热还原氮化法中氮化硅纳米线生长工艺的具体实施方法为：将表面已涂刷浆料的芯层置于高温气氛炉中，在30～100sccm N

所述步骤3中，硅粉氮化法中氮化硅纳米线生长工艺的具体实施方法为：将表面已涂刷浆料的芯层置于高温气氛炉中，在30～100sccm N

所述步骤3中，催化裂解法制备氮化硅纳米线的具体实施方法为：首先在密封罐中加入50～90wt.％的溶剂二甲苯、7～45wt.％的PSN先驱体、0.1～5wt.％的催化剂二茂铁，配制好先驱体溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌10～100min，使其混合均匀。然后将芯层置于-0.1～-0.08MPa的真空下保压20～40min，排出其中的空气。之后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍30～60min。再将浸渍了先驱体溶液的芯层置于高温气氛炉中进行固化裂解：在30～60sccm N

4.对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层致密氮化硅涂层的制备

将步骤3所制备的表面含有纳米线的天线罩置于氮化硅沉积炉进行表层致密化，获得具有优化厚度的致密壳。氮化硅涂层沉积工艺的具体实施方法为：采用四氯化硅(SiCl

5.对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的精密加工

根据步骤一所优化的天线罩芯层与表层厚度对天线罩进行精密加工，然后进行清洗、干燥，使天线罩的尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。

具体实施例：

实施例1

步骤(1)天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化

通过CST软件对材料各参数进行优选，可得表层材料厚度d

步骤(2)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的制备

在球磨罐中加入25wt.％的去离子水(H

将交联固化成型好的预制体脱模后，采用振实密度为1g/cm

在密封罐中加入30wt.％的PSNB先驱体、30wt.％的PBN先驱体及40wt.％的溶剂二甲苯，配制好浸渍溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌30min，使其混合均匀。首先将排胶处理后的预制体置于-0.09MPa的真空下保压40min，排出预制体中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍40min；随后将配制好的先驱体溶液及浸于其中的预制体置于氮气或氩气气压1.0MPa环境下，压力浸渍40min。将浸渍先驱体溶液的预制体置于气氛炉中进行固化裂解：在50sccm N

步骤(3)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的制备

在球磨罐中加入20wt.％的乙醇、20wt.％的丁酮(MEK)、3wt.％的磷酸三乙酯(TEP)、3wt.％的丙三醇、3wt.％的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、3wt.％的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、20wt.％的氮化硅晶须(Si

将表面已涂刷浆料的芯层置于高温气氛炉中，在60sccm N

步骤(4)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层致密氮化硅涂层的制备

表层致密氮化硅沉积：将表面含有纳米线的天线罩置于氮化硅沉积炉，采用四氯化硅(SiCl

步骤(5)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的精密加工

对天线罩进行精密加工，然后进行清洗、干燥，使天线罩的尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。

对本实施例所制备的天线罩进行取样测试，其抗弯强度为216.52MPa，介电常数为4.67，介电损耗为0.038，在1～14GHz频段内透波率大于80％。

实施例2

步骤(1)天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化

通过CST软件对材料各参数进行优选，可得表层材料厚度d

步骤(2)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的制备

在球磨罐中加入25wt.％的去离子水(H

将交联固化成型好的预制体脱模后，采用振实密度为1g/cm

在密封罐中加入30wt.％的PSNB先驱体、30wt.％的PBN先驱体及40wt.％溶剂二甲苯，配制好浸渍溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌30min，使其混合均匀。首先将排胶处理后的预制体置于真空度-0.09MPa的真空下保压40min，排出预制体中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍40min；随后将配制好的先驱体溶液及浸于其中的预制体置于氮气或氩气气压1.0MPa环境下，压力浸渍40min。将浸渍先驱体溶液的预制体置于气氛炉中进行固化裂解，在50sccm N

步骤(3)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的制备

在球磨罐中加入20wt.％的乙醇、20wt.％的丁酮(MEK)、3wt.％的磷酸三乙酯(TEP)、3wt.％的丙三醇、3wt.％的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、3wt.％的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、20wt.％的氮化硅晶须(Si

将表面已涂刷浆料的芯层置于高温气氛炉中，在60sccm N

步骤(4)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层致密氮化硅涂层的制备

将表面含有纳米线的天线罩芯层置于氮化硅沉积炉，采用四氯化硅(SiCl

步骤(5)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的精密加工

对天线罩进行精密加工，然后进行清洗、干燥，使天线罩的尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。

实施例3

步骤(1)天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化

通过CST软件对材料各参数进行优选，可得表层材料厚度d

步骤(2)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的制备

在球磨罐中加入25wt.％的去离子水(H

将交联固化成型好的预制体脱模后，采用振实密度为1g/cm

在密封罐中加入30wt.％的PSNB先驱体、30wt.％的PBN先驱体及40wt.％的溶剂二甲苯，配制好浸渍溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌30min，使其混合均匀。首先将排胶处理后的预制体置于真空度-0.09MPa的真空下保压40min，排出预制体中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍40min；随后将配制好的先驱体溶液及浸于其中的预制体置于氮气或氩气气压1.0MPa环境下，压力浸渍40min。将浸渍先驱体溶液的预制体置于气氛炉中进行固化裂解，在50sccm N

步骤(3)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的制备

在密封罐中加入60wt.％的溶剂二甲苯、38wt.％的PSN先驱体、2wt.％的催化剂二茂铁，配制好先驱体溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌60min，使其混合均匀。首先将具有一定致密度的芯层罩体材料置于真空度-0.08MPa的真空下保压40min，排出其中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍40min。将浸渍先驱体溶液的芯层罩体置于高温气氛炉中进行固化裂解，在50sccm N

步骤(4)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层致密氮化硅涂层的制备

表层致密氮化硅沉积：将表面含有纳米线的天线罩置于氮化硅沉积炉，采用四氯化硅(SiCl

步骤(5)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的精密加工

对天线罩进行精密加工，然后进行清洗、干燥，使天线罩的尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。

实施例4

步骤(1)天线罩的电磁性能仿真与宽频透波性能优化

通过CST软件对材料各参数进行优选，可得表层材料厚度d

步骤(2)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩芯层的制备

在球磨罐中加入25wt.％的去离子水(H

将交联固化成型好的预制体脱模后，采用振实密度为1g/cm

在密封罐中加入30wt.％的PSNB先驱体、30wt.％的PBN先驱体及40wt.％的溶剂二甲苯，配制好浸渍溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌30min，使其混合均匀。首先将排胶处理后的预制体置于真空度-0.09MPa的真空下保压40min，排出预制体中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍40min；随后将配制好的先驱体溶液及浸于其中的预制体置于氮气或氩气气压1.0MPa环境下，压力浸渍40min。将浸渍先驱体溶液的预制体置于气氛炉中进行固化裂解，在50sccm N

步骤(3)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层氮化硅纳米线的制备

在密封罐中加入60wt.％的溶剂二甲苯、38wt.％的PSN先驱体、2wt.％的催化剂二茂铁，配制好先驱体溶液后，密封防止氧化，磁力搅拌60min，使其混合均匀。首先将具有一定致密度的芯层罩体材料置于真空度-0.08MPa的真空下保压40min，排出其中的空气；然后在真空状态下将其浸入配制好的先驱体溶液中，浸渍40min。将浸渍先驱体溶液的芯层罩体置于高温气氛炉中进行固化裂解，在50sccm N

步骤(4)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩表层致密氮化硅涂层的制备

表层致密氮化硅沉积：将表面含有纳米线的天线罩置于氮化硅沉积炉，采用四氯化硅(SiCl

步骤(5)对称连续梯度结构氮化硅陶瓷天线罩的精密加工

对天线罩进行精密加工，然后进行和清洗、干燥，使天线罩的尺寸精度和表面粗糙度达到设计要求。