科技成果

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成果名称: 基于热喷涂纳米β-SiC复合吸波涂层构建与机理研究

成果登记号: 9612016J0003

第一完成单位: 火箭军工程大学

联 系 人: 梁冬

成果类型: 基础理论

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

   1、课题来源与背景   目前,国内吸波涂层技术研究注重吸波剂的开发研究较多,而对吸波涂层的制备工艺研究较少,积极探索吸波涂层制备新工艺,是吸波涂层开发与应用面临亟待解决的技术瓶颈。为此,第二炮兵工程大学特提出此课题,并被列为国家自然科学基金专项基金项目,项目编号:50845039。   2、研究目的与意义   项目研究旨在探索热喷涂构建纳米复合吸波涂层的新方法,制备出结合强度高、吸波性能好、工程应用化程度高的复合吸波涂层,明确喷涂粒子状态参数与吸波涂层性能的关系,阐明热喷涂复合吸波涂层的吸波机理,为复合吸波涂层制备开辟新的技术途径,并为吸波涂层技术研究提供重要的理论基础和技术支撑。   3、主要论点与论据   课题围绕热喷涂纳米β-SiC复合吸波涂层的构建,以多功能微弧等离子喷涂为技术手段,通过对纳米β-SiC多元复合吸波材料电磁特性的表征、计算与建模仿真,优化设计纳米β-SiC多元复合吸波材料,制备适合热喷涂的纳米β-SiC复合吸波材料粉体;运用传输线理论、等效媒质理论、分形理论等,通过对喷涂过程中纳米β-SiC复合吸波材料的粒子状态、沉积特性和涂层界面行为的研究,建立热喷涂复合吸波涂层微观形貌与电磁性能的理论模型,优化设计热喷涂纳米β-SiC复合吸波涂层,探讨纳米β-SiC复合涂层的吸波机理。   4、创见与创新   1)首次提出了采用等离子喷涂技术合成高温纳米复合隐身材料并构建隐身涂层的新方法。获发明专利2项,分别为"一种高温纳米复合吸波材料及其制备方法,专利号:ZL200910121446.9"、"一种高温纳米复合吸波涂层的制备方法专利号:ZL200910121447.3"。   2)开展了基于热喷涂的吸波材料体系研究,设计并构建了以纳米团聚Al2O3-TiO2陶瓷粉末为粘结剂,CNTs和纳米SiC为吸波剂的复合吸波材料体系。相关成果发表在《无机材料学报》、《物理学报》、《JournalofAlloysandCompounds》、《KeyEngineeringMaterials》、《AppliedMechanicsandMaterials》等国际期刊和会议。   3)设计了喷雾造粒技术和机械混合造粒技术,不仅操作方便简单、工序灵活,粉末具有较好的流动性,能够满足热喷涂工艺要求,而且解决了烧结破碎和团聚烧结造粒技术由于烧结可能导致材料物相发生改变的技术难题,较好地保持了粉末原始物相以及特性,有利于保持吸波涂层的吸波性能。   4)开展了基于热喷涂的喷涂工艺控制研究,优化了微弧等离子喷涂技术制备复合吸波涂层的参数,有一套复合吸波涂层制备工艺路线,包括粉末的优选、设计与制备,喷涂工艺参数的优化设计与喷涂试样的制备,吸波涂层的试验规律。其成果刊登在《无机材料学报》、《物理学报》、《PlasmaScience&Technology》和《焊接学报》等。   5)围绕课题研究,或发明专利2项,发表相关学术论文20余篇,培养博士生2名、硕士生3名,其中1名获陕西省优秀博士学位论文,1人获全军优秀博士论文提名奖。   5、社会经济效益,存在的问题   课题研究属于基础研究类项目,提出了基于热喷涂吸波涂层制备技术途径,并通过热喷涂工艺控制、吸波材料优化、粉末造粒等关键技术研究,并成功制备了SiC/CNTs/纳米AT13复合吸波涂层,涂层展现了良好的吸波性能和力学性能,为制备高质量复合吸波涂层开辟新的技术途径,而且为吸波涂层技术的发展和应用研究提供新的理论基础。提出的基于热喷涂的吸波涂层制备方法已被西北工业大学凝固技术国家重点实验室采用,并引起热喷涂技术和隐身技术领域同行的高度关注,随着技术的不断成熟与应用领域的不断拓展,将有望应用于关键设备和部件的隐身防护。