一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法与流程

1.本技术涉及隐身材料技术领域，特别涉及一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法。


背景技术：

2.吸波蜂窝通常采用蜂窝芯材与特殊吸波涂层结合的方式制备而成，可调节的参数有蜂窝孔径大小、结构高度、吸波涂层电磁参数、吸波蜂窝密度及吸波涂层厚度等，设计自由度极高。原始蜂窝芯材具有优秀的机械性能，使其可用作力学承载部件，吸波涂层又为其提供了良好的电磁波损耗性能，因此吸波蜂窝是集承载与吸波一体的双重功能材料，是目前飞行器应用最为广泛的结构型吸波材料。
3.在飞行器高马赫数全向全极化宽频隐身需求的牵引下，材料隐身技术将由传统的涂覆型吸波材料向结构型吸波材料填充的隐身功能部件转变。未来新型号飞行器更多部位将面临高温的应用环境，隐身材料势必向高温领域发展。然而，在高温隐身材料领域工程化成熟应用的案例仅有低红外发射率贵金属薄膜体系和耐高温陶瓷涂层，高温环境下吸波蜂窝的力学性能和吸波性能会受到影响，整个材料体系存在较大空白，因此，亟需制备一种耐高温的陶瓷吸波蜂窝。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的是提供一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，旨在解决现有的吸波蜂窝在高温环境下吸波性能会受到影响的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术提出了一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，包括以下步骤：
6.制备陶瓷蜂窝基体材料，上述陶瓷蜂窝基体材料包括mosi2/al2o3体系、zno/tio2/al2o3体系以及ti3sic2/mas体系中的一种；
7.将上述陶瓷蜂窝基体材料制备成陶瓷吸波蜂窝，其中，上述陶瓷吸波蜂窝的制备工艺包括光固化3d打印成型、挤出成型以及热压烧结中的一种。
8.可选地，上述陶瓷蜂窝基体材料为mosi2/al2o3体系；上述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：
9.以硅化钼粉体和氧化铝粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(2-2.5)：1，球磨介质为去离子水或乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨5.5-6.5h后，得混合浆料；
10.将上述混合浆料进行烘干，烘干温度为85-95℃，得块状浆料；
11.将上述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得mosi2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。
12.可选地，上述硅化钼粉体和上述氧化铝粉体的质量比为(2-3)：(7-8)。
13.可选地，上述陶瓷蜂窝基体材料为zno/tio2/al2o3体系；上述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：
14.以氧化锌粉体、二氧化钛粉体和氧化铝粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(3.5-4.5)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨23-25h后，得混合浆料；
15.将上述混合浆料进行烘干，烘干温度为85-95℃，得块状浆料；
16.将上述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得混合粉料；
17.将上述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1300-1400℃，反应时间为7-9h；
18.将反应后的混合粉料进行研磨，再球磨后，过180-220目筛网，得zno/tio2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。
19.可选地，上述氧化锌粉体、上述二氧化钛粉体和上述氧化铝粉体的质量比为(5-6)：1：(5-6)。
20.可选地，上述陶瓷蜂窝基体材料为ti3sic2/mas体系；上述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：
21.以钛粉、碳化钛粉和硅粉为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(9-11)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨4.5-5.5h后，得混合浆料；
22.将上述混合浆料进行烘干，再在60-70℃下保温至完全除去乙醇，得块状浆料；
23.将上述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得混合粉料；
24.将上述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1300-1400℃，反应时间为1.5-2.5h；
25.将反应后的混合粉料研磨后，过250-350目筛网，得ti3sic2粉体；
26.以上述ti3sic2粉体和mas粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(9-11)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨9-11h后，得混合粉体；
27.将上述混合粉体进行烘干、研磨后，过250-350目筛网，得ti3sic2/mas体系的陶瓷蜂窝基体材料。
28.可选地，上述钛粉、上述碳化钛粉和上述硅粉的质量比为1：2：(1-1.5)。
29.可选地，上述ti3sic2粉体和mas粉体的质量比为3：(16-18)。
30.可选地，上述光固化3d打印成型的步骤，包括：
31.将光引发剂加入光固化树脂中，搅拌混匀，得光敏树脂；
32.将上述光敏树脂、聚合引发剂、分散剂以及上述陶瓷蜂窝基体材料进行球磨混合，球磨速度为400rpm，球磨时间为5.5-6.5h，得到感光树脂浆料；
33.将上述感光树脂浆料进行3d打印，制备蜂窝预制体；
34.在惰性气氛下对上述蜂窝预制体进行热处理，热处理温度为1300-1500℃，时间为5.5-6.5h，得陶瓷吸波蜂窝。
35.可选地，上述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；上述光固化树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯和1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合；上述分散剂为kos110。
36.可选地，上述陶瓷蜂窝基体材料、上述分散剂和上述光固化树脂的质量比为12：1：7，上述光引发剂与上述光固化树脂的质量比为1：50。
37.可选地，上述挤出成型的步骤，包括：
38.将粉末助剂加入上述陶瓷蜂窝基体材料中，混合1.8-2.2h，再加入液态助剂，捏合
0.8-1.2h，再练泥0.8-1.2h后，得膏体；
39.将上述膏体陈腐46-50h后，进行连续挤出成型，得陶瓷蜂窝胚体；
40.将上述陶瓷蜂窝胚体阴干22-26h后，再在90-110℃下烘干，再进行热处理，冷却至室温后，得到陶瓷吸波蜂窝。
41.可选地，上述粉末助剂为玻璃纤维，上述液态助剂包括聚乙烯醇和甘油。
42.可选地，上述热处理步骤，包括：将烘干后的陶瓷蜂窝胚体按10℃/min升至1000℃后，保温0.8-1.2h，再按5℃/min由1000℃升至1350℃，保温1.5-2.5h。
43.可选地，上述热压烧结的步骤，包括：
44.在蜂窝构型模具内壁包覆石墨纸，并进行预压，压力为9-11mpa，得蜂窝构型石墨模具；
45.将上述陶瓷蜂窝基体材料置于上述蜂窝构型石墨模具中，再进行烧结，烧结温度为1250-1350℃，升温速率为10℃/min，保温1.5-2.5h，压力保持9-11mpa；
46.烧结后，冷却至室温，再脱模，得到陶瓷吸波蜂窝。
47.本技术的陶瓷吸波蜂窝基体材料采用mosi2/al2o3体系、zno/tio2/al2o3体系以及ti3sic2/mas体系，其均具有较好的吸波功能及耐高温性能，且除该陶瓷吸波蜂窝基体材料的电磁特性可调控外，其结构参数具有更强的设计性。通过对陶瓷吸波蜂窝基体材料的选型与制备，以及对蜂窝孔径、壁厚以及高度参数的设计，并采用光固化3d打印成型、挤出成型以及热压烧结的制备工艺，从而制备得到耐高温与吸波一体的多功能陶瓷蜂窝材料，经过电性能验证，该耐高温的陶瓷吸波蜂窝能够在2-18ghz频段实现一定的吸波功能，可应用于未来高马赫数具有隐身需求的飞行器。
附图说明
48.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
49.图1为本技术实施例1所述的正六边形构型蜂窝单元结构的示意图；
50.图2为本技术实施例2所述的正方形构型蜂窝单元结构的示意图；
51.图3为本技术实施例3所述的圆形构型蜂窝单元结构的示意图；
52.图4为本技术实施例1所述的mosi2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝在无盖板情况下反射率实测结果示意图；
53.图5为本技术实施例1所述的mosi2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝在有盖板情况下反射率实测结果示意图；
54.图6为本技术实施例2所述的zno/tio2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝在无盖板情况下反射率实测结果示意图；
55.图7为本技术实施例2所述的zno/tio2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝在有盖板情况下反射率实测结果示意图；
56.图8为本技术实施例3所述的ti3sic2/mas体系的陶瓷吸波蜂窝在无盖板情况下反射率实测结果示意图；
57.图9为本技术实施例3所述的ti3sic2/mas体系的陶瓷吸波蜂窝在有盖板情况下反射率实测结果示意图。
58.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
59.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
60.针对现有的吸波蜂窝所存在的技术问题，本技术的实施例提供了一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，包括以下步骤：
61.制备陶瓷蜂窝基体材料，上述陶瓷蜂窝基体材料包括mosi2/al2o3体系、zno/tio2/al2o3体系以及ti3sic2/mas体系中的一种；
62.将上述陶瓷蜂窝基体材料制备成陶瓷吸波蜂窝，其中，上述陶瓷吸波蜂窝的制备工艺包括光固化3d打印成型、挤出成型以及热压烧结中的一种。
63.本技术的陶瓷吸波蜂窝基体材料采用mosi2/al2o3体系、zno/tio2/al2o3体系以及ti3sic2/mas体系，其均具有较好的吸波功能及耐高温性能，且除该陶瓷吸波蜂窝基体材料的电磁特性可调控外，其结构参数具有更强的设计性。通过对陶瓷吸波蜂窝基体材料的选型与制备，以及对蜂窝孔径、壁厚以及高度参数的设计，并采用光固化3d打印成型、挤出成型以及热压烧结的制备工艺，从而制备得到耐高温与吸波一体的多功能陶瓷蜂窝材料。
64.作为本技术的一种可实施方式，上述陶瓷蜂窝基体材料为mosi2/al2o3体系；上述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：
65.以硅化钼粉体和氧化铝粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(2-2.5)：1，球磨介质为去离子水或乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨5.5-6.5h后，得混合浆料；
66.将上述混合浆料进行烘干，烘干温度为85-95℃，得块状浆料；
67.将上述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得mosi2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。
68.通过高速球磨工艺，将硅化钼粉体和氧化铝粉体进行充分混合，再进行研磨过筛后，可得到具有较好的吸波功能及耐高温性能的mosi2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。
69.作为本技术的一种可实施方式，上述硅化钼粉体和上述氧化铝粉体的质量比为(2-3)：(7-8)。硅化钼粉体和氧化铝粉体的质量比为(2-3)：(7-8)时具有较好的电磁损耗特性。优选地，质量比为2.5：7.5时可获得更优的电磁损耗特性。
70.作为本技术的一种可实施方式，上述陶瓷蜂窝基体材料为zno/tio2/al2o3体系；上述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：
71.以氧化锌粉体、二氧化钛粉体和氧化铝粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(3.5-4.5)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨23-25h后，得混合浆料；
72.将上述混合浆料进行烘干，烘干温度为85-95℃，得块状浆料；
73.将上述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得混合粉料；
74.将上述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1300-1400℃，反应时间为7-9h；
75.将反应后的混合粉料进行研磨，再球磨后，过180-220目筛网，得zno/tio2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。
76.通过高速球磨工艺将氧化锌粉体、二氧化钛粉体和氧化铝粉体进行充分混合，再通过高温固相反应制备得到zno/tio2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料，其具有较好的吸波功能。
77.作为本技术的一种可实施方式，上述氧化锌粉体、上述二氧化钛粉体和上述氧化铝粉体的质量比为(5-6)：1：(5-6)。优选地，氧化锌粉体、二氧化钛粉体和氧化铝粉体的质量比为5.5：1：5.5时，其电磁损耗特性较优。
78.作为本技术的一种可实施方式，上述陶瓷蜂窝基体材料为ti3sic2/mas体系；上述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：
79.以钛粉、碳化钛粉和硅粉为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(9-11)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨4.5-5.5h后，得混合浆料；
80.将上述混合浆料进行烘干，再在60-70℃下保温至完全除去乙醇，得块状浆料；
81.将上述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得混合粉料；
82.将上述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1300-1400℃，反应时间为1.5-2.5h；
83.将反应后的混合粉料研磨后，过250-350目筛网，得ti3sic2粉体；
84.以上述ti3sic2粉体和mas粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(9-11)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨9-11h后，得混合粉体；
85.将上述混合粉体进行烘干、研磨后，过250-350目筛网，得ti3sic2/mas体系的陶瓷蜂窝基体材料。
86.通过球磨工艺将钛粉、碳化钛粉和硅粉充分混合，再进行高温固相反应，得到纯度较高的ti3sic2粉体，再以ti3sic2粉体和mas粉体为原料，通过球磨工艺将其充分混合，得到电磁损耗特性优良的ti3sic2/mas体系的陶瓷蜂窝基体材料。
87.作为本技术的一种可实施方式，上述钛粉、上述碳化钛粉和上述硅粉的质量比为1：2：(1-1.5)。优选地，为使获得的ti3sic2含量高，确定钛粉、碳化钛粉和硅粉的质量比为1：2：1.2。
88.作为本技术的一种可实施方式，上述ti3sic2粉体和mas粉体的质量比为3：(16-18)。优选地，ti3sic2粉体和mas粉体的质量比为3：17时，陶瓷吸波蜂窝基体材料介电损耗能力较优。
89.作为本技术的一种可实施方式，上述光固化3d打印成型的步骤，包括：
90.将光引发剂加入光固化树脂中，搅拌混匀，得光敏树脂；
91.将上述光敏树脂、聚合引发剂、分散剂以及上述陶瓷蜂窝基体材料进行球磨混合，球磨速度为400rpm，球磨时间为5.5-6.5h，得到感光树脂浆料；
92.将上述感光树脂浆料进行3d打印，制备蜂窝预制体；
93.在惰性气氛下对上述蜂窝预制体进行热处理，热处理温度为1300-1500℃，时间为5.5-6.5h，得陶瓷吸波蜂窝。
94.通过光固化3d打印成型制备陶瓷吸波蜂窝，设置打印参数，其包括：层厚、曝光时间、底层曝光时间、底层数、过渡层数、灯灭延迟、底层灯灭延迟，抬升距离、底层抬升距离、抬升速度、底层抬升速度以及回程速度。打印完成后，进行热处理，制备得到吸波和耐高温一体的陶瓷吸波蜂窝。
95.作为本技术的一种可实施方式，上述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；上述光固化树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯和1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合；上述分散剂为kos110。苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦作为高效的光引发剂，具有较高的引发活性，光固化树脂为树脂单体1,6-己二醇二丙烯酸酯和1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，其具有可进行光固化的反应性基团，如不饱和双键或环氧基等，与光引发剂、分散剂等进行复配，形成了感光树脂浆料。
96.作为本技术的一种可实施方式，上述陶瓷蜂窝基体材料、上述分散剂和上述光固化树脂的质量比为12：1：7，上述光引发剂与上述光固化树脂的质量比为1：50。对陶瓷蜂窝基体材料、分散剂和光固化树脂的质量进行限定，可得到吸波性能较优的陶瓷吸波蜂窝。
97.作为本技术的一种可实施方式，上述挤出成型的步骤，包括：
98.将粉末助剂加入上述陶瓷蜂窝基体材料中，混合1.8-2.2h，再加入液态助剂，捏合0.8-1.2h，再练泥0.8-1.2h后，得膏体；
99.将上述膏体陈腐46-50h后，进行连续挤出成型，得陶瓷蜂窝胚体；
100.将上述陶瓷蜂窝胚体阴干22-26h后，再在90-110℃下烘干，再进行热处理，冷却至室温后，得到陶瓷吸波蜂窝。
101.通过挤出成型步骤制备陶瓷吸波蜂窝，为使陶瓷蜂窝胚体的含水量介于塑限和液限之间，水粉比应控制在20-25％，故需要添加粉末助剂和液态助剂来控制水粉比，且由于陶瓷吸波蜂窝自身强度较低，而粉末助剂能够提高结构的强度，故以粉末助剂来增强陶瓷吸波蜂窝烧结后的抗压强度。
102.作为本技术的一种可实施方式，上述粉末助剂为玻璃纤维，上述液态助剂包括聚乙烯醇和甘油。粉末助剂选择玻璃纤维，玻璃纤维作为一种良好的增强材料，可增强陶瓷吸波蜂窝的自身强度，优选地，为将水粉比应控制在20-25％，粉末助剂的含量为8-10％，聚乙烯醇的含量为4-6％，甘油的含量为2.5-3.5％。
103.作为本技术的一种可实施方式，上述热处理步骤，包括：将烘干后的陶瓷蜂窝胚体按10℃/min升至1000℃后，保温0.8-1.2h，再按5℃/min由1000℃升至1350℃，保温1.5-2.5h。通过不断升温、再保温的方式，使陶瓷蜂窝胚体在高温热处理中形成了电磁损耗特性较优同时具有耐高温特性的陶瓷吸波蜂窝。
104.作为本技术的一种可实施方式，上述热压烧结的步骤，包括：
105.在蜂窝构型模具内壁包覆石墨纸，并进行预压，压力为9-11mpa，得蜂窝构型石墨模具；
106.将上述陶瓷蜂窝基体材料置于上述蜂窝构型石墨模具中，再进行烧结，烧结温度为1250-1350℃，升温速率为10℃/min，保温1.5-2.5h，压力保持9-11mpa；
107.烧结后，冷却至室温，再脱模，得到陶瓷吸波蜂窝。
108.首先在蜂窝构型模具内壁包覆石墨纸，可避免陶瓷蜂窝基体材料在烧结时与蜂窝构型模具发生焊接而难以取出，再将陶瓷蜂窝基体材料在热压烧结炉内进行高温烧结，从
而获得致密的陶瓷吸波蜂窝，待炉体自然冷却至室温，再脱模，利用多功能磨床打磨去除陶瓷吸波蜂窝表面的石墨纸，可获得耐高温与吸波一体的陶瓷吸波蜂窝。
109.下面结合具体实施例对本技术上述技术方案进行详细说明。
110.实施例1
111.一种正六边形构型mosi2/al2o3体系的耐高温陶瓷吸波蜂窝，包括以下步骤：
112.以mosi2粉体和al2o3粉体为原料，选择直径为5mm的氧化锆球，球料比为2：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨6h后，得混合浆料，其中，mosi2粉体和al2o3粉体的质量比为2.5：7.5；
113.将上述混合浆料置于电热鼓风干燥箱中，进行烘干以除去乙醇，烘干温度为90℃，得块状浆料；
114.将上述块状浆料进行研磨后，过200目筛网，得mosi2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料；
115.将苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦加入光固化树脂(含量为35wt％)中，搅拌混匀，得光敏树脂，其中，光固化树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯和1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按4：1混合，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的质量为光固化树脂质量的2wt％；
116.将mosi2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料(含量为60wt％)、光敏树脂、聚合引发剂以及kos110(含量为5wt％)进行球磨混合，球磨速度为400rpm，球磨时间为6h，得到感光树脂浆料；
117.蜂窝构型选择正六边形结构，单元结构孔径r＝2.0mm，壁厚b＝0.2mm。设置打印参数，包括：层厚、曝光时间、底层曝光时间、底层数、过渡层数、灯灭延迟、底层灯灭延迟、抬升距离、底层抬升距离、抬升速度、底层抬升速度以及回程速度，将上述感光树脂浆料进行3d打印，制备蜂窝预制体；
118.在惰性气氛下对上述蜂窝预制体进行热处理，热处理温度为1400℃，时间为6h，得正六边形构型mosi2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝，如图1所示，其中，r为单元结构孔径，b为壁厚。
119.实施例2
120.一种正方形构型zno/tio2/al2o3体系的耐高温陶瓷吸波蜂窝，包括以下步骤：
121.以zno粉体、tio2粉体和al2o3粉体为原料，选择直径为5mm的氧化锆球，球料比为4：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨24h后，得混合浆料，其中，zno粉体、tio2粉体和al2o3粉体的质量比为5.5：1：5.5；
122.将上述混合浆料进行烘干，烘干温度为90℃，得块状浆料；
123.将上述块状浆料进行研磨后，过200目筛网，得混合粉料；
124.将上述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1350℃，反应时间为8h；
125.将反应后的混合粉料进行研磨，再球磨后，过200目筛网，得zno/tio2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料；
126.将玻璃纤维(含量为8-10％)加入上述zno/tio2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料中，在三维运动混合机里混合2h，再加入液态助剂，在捏合机中捏合1h，再进入真空练泥机中练泥1h后，得膏体，其中，液态助剂包括聚乙烯醇和甘油，聚乙烯醇含量为5％，甘油含量
为3％；
127.将上述膏体陈腐48h后，进行连续挤出成型，得陶瓷蜂窝胚体；
128.将上述陶瓷蜂窝胚体阴干24h后，再在100℃下烘干，然后按10℃/min升至1000℃后，保温1h，再按5℃/min由1000℃升至1350℃，保温2h，冷却至室温，蜂窝构型选择正方形结构，单元结构外边长p＝2.0mm，内边长l＝1.0mm，得到zno/tio2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝，结构示意图如图2所示。
129.实施例3
130.一种圆形构型ti3sic2/mas体系的耐高温陶瓷吸波蜂窝，包括以下步骤：
131.以ti粉、tic粉和si粉为原料，选择直径为5mm的氧化锆球，球料比为10：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨5h后，得混合浆料，ti粉、tic粉和si粉的质量比为1：2：1.2；
132.将上述混合浆料进行烘干，再在65℃下保温至完全除去乙醇，得块状浆料；
133.将上述块状浆料进行研磨后，过200目筛网，得混合粉料；
134.将上述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1350℃，反应时间为2h；
135.将反应后的混合粉料研磨后，过300目筛网，得ti3sic2粉体；
136.以ti3sic2粉体(其含量为15wt％)和mas粉体为原料，选择直径为5mm的氧化锆球，球料比为10：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨10h后，得混合粉体；
137.将上述混合粉体进行烘干、研磨后，过300目筛网，得ti3sic2/mas体系的陶瓷蜂窝基体材料；
138.在蜂窝构型模具内壁包覆石墨纸，并进行预压，压力为10mpa，得蜂窝构型石墨模具；
139.将ti3sic2/mas体系的陶瓷蜂窝基体材料置于蜂窝构型石墨模具中，再将其一同置于真空/惰性气体烧结炉中进行烧结，烧结温度为1300℃，开始升温时炉内真空度低于10pa，升温速率为10℃/min，保温2h，压力保持10mpa；
140.烧结后，冷却至室温，再脱模，并利用多功能磨床打磨去陶瓷蜂窝表面石墨纸，得到ti3sic2/mas体系的陶瓷吸波蜂窝，蜂窝构型选择圆形结构，单元结构外六边形边长l＝3.0mm，内圆半径r＝2.5mm，结构示意图如图3所示。
141.实验例
142.对本技术实验例制备的陶瓷吸波蜂窝进行电性能验证
143.1、对本技术实施例1制备的正六边形构型mosi2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝进行实测分析，其在无/有盖板情况下、蜂窝高度h＝10、20、30mm条件下的高温(600℃)反射率曲线如图4和图5所示，图5中盖板材料为连续石英纤维增强陶瓷基复合材料，厚度为1.0mm。
144.结果显示：(1)在无盖板情况下，当蜂窝高度h＝20mm时，在12-18ghz频率范围内反射率均小于-5db；当蜂窝高度h＝30mm时，在8-12ghz频率范围内反射率均小于-5db，在12-18ghz频率范围内反射率均小于-10db；(2)在有盖板情况下，当蜂窝高度h＝10mm时，都能实现12-18ghz频率范围内反射率均小于-5db；当蜂窝高度h＝30mm时，基本满足8-12ghz频率范围内反射率小于-5db，在12-18ghz频率范围内反射率均小于-10db。因此，该正六边形构型mosi2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝在8-18ghz频率范围内能够实现良好的吸波效果。
145.2、对本技术实施例2制备的正方形构型zno/tio2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝进行
实测分析，其在无/有盖板情况下、蜂窝高度h＝10、20、30mm条件下的高温(600℃)反射率曲线如图6和7所示，图7中盖板材料为连续石英纤维增强陶瓷基复合材料，厚度为1.0mm。
146.结果显示：(1)在无盖板情况下，当蜂窝高度h＝20mm时，基本满足8-18ghz频率范围内反射率小于-5db；当蜂窝高度h＝30mm时，在6-12ghz频率范围内反射率均小于-5db，在12-18ghz频率范围内反射率均小于-8db；(2)在有盖板情况下，当蜂窝高度h＝20mm时，能实现8-18ghz频率范围内反射率均小于-5db；当蜂窝高度h＝30mm时，基本满足6-12ghz频率范围内反射率小于-5db，在12-18ghz频率范围内反射率均小于-8db。因此，该正方形构型zno/tio2/al2o3体系的陶瓷吸波蜂窝在8-18ghz频率范围内能够实现良好的吸波效果。
147.3、对本技术实施例3制备的圆形构型ti3sic2/mas体系的陶瓷吸波蜂窝进行实测分析，其在无/有盖板情况下、蜂窝高度h＝10、20、30mm条件下的高温(600℃)反射率曲线如图8和9所示，盖板材料为连续石英纤维增强陶瓷基复合材料，厚度为1.0mm。
148.结果显示：(1)在无盖板情况下，当蜂窝高度h＝10mm时，可实现4-18ghz频率范围内反射率小于-5db；当蜂窝高度h＝20mm时，可实现2-18ghz频率范围内反射率小于-5db，10-18ghz频率范围内反射率小于-10db；当蜂窝高度h＝30mm时，可实现2-18ghz频率范围内反射率小于-5db，7-18ghz频率范围内反射率小于-10db；(2)在有盖板情况下，当蜂窝高度h＝10mm时，可实现4-18ghz频率范围内反射率小于-5db；蜂窝高度h＝20mm时，可实现2-18ghz频率范围内反射率小于-5db，9-18ghz频率范围内反射率小于-10db；当蜂窝高度h＝30mm时，可实现2-18ghz频率范围内反射率小于-5db，基本可满足4-18ghz频率范围内反射率小于-10db。因此，该圆形构型ti3sic2/mas体系的陶瓷吸波蜂窝在2-18ghz频率范围内能够实现良好的吸波效果。
149.以上所述仅为本技术的可选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是在本技术的发明构思下，利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备陶瓷蜂窝基体材料，所述陶瓷蜂窝基体材料包括mosi2/al2o3体系、zno/tio2/al2o3体系以及ti3sic2/mas体系中的一种；将所述陶瓷蜂窝基体材料制备成陶瓷吸波蜂窝，其中，所述陶瓷吸波蜂窝的制备工艺包括光固化3d打印成型、挤出成型以及热压烧结中的一种。2.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窝基体材料为mosi2/al2o3体系；所述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：以硅化钼粉体和氧化铝粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(2-2.5)：1，球磨介质为去离子水或乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨5.5-6.5h后，得混合浆料；将所述混合浆料进行烘干，烘干温度为85-95℃，得块状浆料；将所述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得mosi2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。3.根据权利要求2所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述硅化钼粉体和所述氧化铝粉体的质量比为(2-3)：(7-8)。4.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窝基体材料为zno/tio2/al2o3体系；所述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：以氧化锌粉体、二氧化钛粉体和氧化铝粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(3.5-4.5)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨23-25h后，得混合浆料；将所述混合浆料进行烘干，烘干温度为85-95℃，得块状浆料；将所述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得混合粉料；将所述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1300-1400℃，反应时间为7-9h；将反应后的混合粉料进行研磨，再球磨后，过180-220目筛网，得zno/tio2/al2o3体系的陶瓷蜂窝基体材料。5.根据权利要求4所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述氧化锌粉体、所述二氧化钛粉体和所述氧化铝粉体的质量比为(5-6)：1：(5-6)。6.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窝基体材料为ti3sic2/mas体系；所述制备陶瓷蜂窝基体材料的步骤，包括：以钛粉、碳化钛粉和硅粉为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(9-11)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨4.5-5.5h后，得混合浆料；将所述混合浆料进行烘干，再在60-70℃下保温至完全除去乙醇，得块状浆料；将所述块状浆料进行研磨后，过180-220目筛网，得混合粉料；将所述混合粉料进行高温固相反应，反应温度为1300-1400℃，反应时间为1.5-2.5h；将反应后的混合粉料研磨后，过250-350目筛网，得ti3sic2粉体；以所述ti3sic2粉体和mas粉体为原料，选择直径为4.5-5.5mm的氧化锆球，球料比为(9-11)：1，球磨介质为乙醇，进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨9-11h后，得混合粉体；将所述混合粉体进行烘干、研磨后，过250-350目筛网，得ti3sic2/mas体系的陶瓷蜂窝基体材料。
7.根据权利要求6所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述钛粉、所述碳化钛粉和所述硅粉的质量比为1：2：(1-1.5)。8.根据权利要求6所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述ti3sic2粉体和mas粉体的质量比为3：(16-18)。9.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述光固化3d打印成型的步骤，包括：将光引发剂加入光固化树脂中，搅拌混匀，得光敏树脂；将所述光敏树脂、聚合引发剂、分散剂以及所述陶瓷蜂窝基体材料进行球磨混合，球磨速度为400rpm，球磨时间为5.5-6.5h，得到感光树脂浆料；将所述感光树脂浆料进行3d打印，制备蜂窝预制体；在惰性气氛下对所述蜂窝预制体进行热处理，热处理温度为1300-1500℃，时间为5.5-6.5h，得陶瓷吸波蜂窝。10.根据权利要求9所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；所述光固化树脂为1,6-己二醇二丙烯酸酯和1,1,1-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合；所述分散剂为kos110。11.根据权利要求9所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窝基体材料、所述分散剂和所述光固化树脂的质量比为12：1：7，所述光引发剂与所述光固化树脂的质量比为1：50。12.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述挤出成型的步骤，包括：将粉末助剂加入所述陶瓷蜂窝基体材料中，混合1.8-2.2h，再加入液态助剂，捏合0.8-1.2h，再练泥0.8-1.2h后，得膏体；将所述膏体陈腐46-50h后，进行连续挤出成型，得陶瓷蜂窝胚体；将所述陶瓷蜂窝胚体阴干22-26h后，再在90-110℃下烘干，再进行热处理，冷却至室温后，得到陶瓷吸波蜂窝。13.根据权利要求12所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述粉末助剂为玻璃纤维，所述液态助剂包括聚乙烯醇和甘油。14.根据权利要求12所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述热处理步骤，包括：将烘干后的陶瓷蜂窝胚体按10℃/min升至1000℃后，保温0.8-1.2h，再按5℃/min由1000℃升至1350℃，保温1.5-2.5h。15.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，其特征在于，所述热压烧结的步骤，包括：在蜂窝构型模具内壁包覆石墨纸，并进行预压，压力为9-11mpa，得蜂窝构型石墨模具；将所述陶瓷蜂窝基体材料置于所述蜂窝构型石墨模具中，再进行烧结，烧结温度为1250-1350℃，升温速率为10℃/min，保温1.5-2.5h，压力保持9-11mpa；烧结后，冷却至室温，再脱模，得到陶瓷吸波蜂窝。

技术总结
本申请公开了一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，涉及隐身材料技术领域。一种耐高温陶瓷吸波蜂窝的制备方法，包括以下步骤：制备陶瓷蜂窝基体材料，所述陶瓷蜂窝基体材料包括MoSi2/Al2O3体系、ZnO/TiO2/Al2O3体系以及Ti3SiC2/MAS体系中的一种；将所述陶瓷蜂窝基体材料制备成陶瓷吸波蜂窝，其中，所述陶瓷吸波蜂窝的制备工艺包括光固化3D打印成型、挤出成型以及热压烧结中的一种。本申请的制备方法可得到耐高温与吸波一体的多功能陶瓷蜂窝材料，经过电性能验证，该耐高温的陶瓷吸波蜂窝能够在2-18GHz频段实现一定的吸波功能，可应用于未来高马赫数具有隐身需求的飞行器。用于未来高马赫数具有隐身需求的飞行器。用于未来高马赫数具有隐身需求的飞行器。


技术研发人员：阳海棠 李寅瑞 何泰君
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/22