凝胶注模成型多孔SisN4陶瓷及其性能
冯志海陈聪慧
张健王红洁范锦鹏
（1航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术国防科技重点实验室，北京100076）
(2西安交通大学，金属材料强度国家重点实验室，西安710049）
文摘采用凝胶注模成型工艺制备出了具有低介电常数和高强度特性的多孔Si,N,陶瓷平板和维形体样件，并对其微观结构、高温介电性能、遗波率和弯曲强度等进行了测试与分析。结果表明：该方法获得的多孔 Si,N,陶瓷具有低介电常数(2.3-2.8）、高弯曲强度（大于50MPa)、高温介电性能稳定和透波率良好等优点。
关键词多孔Si,N天线率，凝胶注模，高温介电性能，透波材料
FabricationandPropertiesof Porous Si,N4CeramicbyGel-CastingTechnique
Zhang Jian'Wang Hongjie?
Fan JinpengFeng Zhihai'
Chen Conghui
(1National Key Laboratory of Advanced Functional Composite Materials, Aerospace Research Institute of
Materials & Processing Technology , Beijing 100076)
(2State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, School of Materials Science
and Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049)
AbstractIn order to meet the requirement for wave-transparent materials, the porous Si,N, materials with high strength and low dielectric constant were fabricated by gel-casting method. The microstructure, dielectric properties, wave transmittance and flexural strength were investigated. The results show that the flexural strength of porous Si,N is up to 50 MPa with dielectric constant of 2.3 to 2. 8. At the same time, the materials have steady high temperature dielectric properties and good wave-transparent properties.
Key wordsPorous Si,N, radome, Gel-casting, High temperature dielectric property, Wave-transparent materials
0引言
天线罩位于弹头或飞行器最前端，是飞行器“眼晴"的重要组成部分。随着精确打击和高速机动飞行成为现代高性能导弹的主要特征和发展方向，决定了天线罩必然向宽频透波方向发展，这就要求天线罩材料除了在电气上满足低介电常数、介电损耗外，还必须具有高的结构强度，现有材料只有多孔氮化硅陶瓷能够满足这一要求。
氮化硅（Si,N）是综合性能较好的材料之一，它的电学、热学和力学性能十分优良[1-3]，美国Geogia 技术研究所将这种材料称为最有希望的天线罩材料。而多孔氮化硅由于具有介电常数低、高频介电性能稳定、耐热性能良好等优点，逐渐成为航天透波材料研究领域中的热点之一(4-9]。但由于多孔氮化硅天线罩属于异型结构，并且气孔率至少要高于50%才能满足低介电常数要求，现有的传统陶瓷成型方法难以同时满足高气孔率和净尺寸成型的难题。
收稿日期：2010-12-15
凝胶注模成型技术（Gel-casting）是美国橡树岭国家实验室于20世纪90年代初首次提出的一种陶瓷成型技术(10-15]。该成型技术将传统陶瓷工艺和高分子化学有机结合起来，是一种新的胶态成型陶瓷部件的方法，利用浆料内部或少量添加剂的化学反应作用使悬浮体中的有机单体聚合交联形成三维网络骨架，陶瓷颗粒固定其中，并与聚合物凝胶通过吸附作用，使液态浆料转变为具有一定强度和柔韧性的坏体，获得具有良好微观均匀性的素坏，从而实现净尺寸成型高强度和均匀性好的陶瓷体。
本文对高气孔率多孔氮化硅材料的制备技术、微观结构、力学和电学性能进行研究，在此基础上采用
凝胶注模成型技术制备平板和锥形体样件。 1实验
1.1凝胶注模成型工艺
凝胶注模采用的陶瓷料浆是将氮化硅粉（α-Si N.），烧结助剂,单体丙烯酰胺，交联剂N，N'一亚甲
基金项目：武器装备预先研究项目（51312020105）、国家自然科学基金（90816018）
作者简介：张健，1972年出生，高级工程师，主要从事陶瓷基透波材料的研究工作。E-mail：calt703@163.com
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万方数据
http://www.yhclgy.com宇航材料工艺2011年第2期