题目：表面涂覆CBS的多孔氮化硅高温高频介电性能研究

随着现代战争的发展和未来战争的需要，导弹的使用频率范围越来越宽，因此必须要求透波材料在宽频范围内具有优异的介电性能。由于导弹的飞行速度已达到高超声速，在气动加热、加载环境下，天线罩的使用温度高，升温速度快，因此对介电性能的温度稳定性要求严格。因此必须对材料在一定频率范围内的高温介电性能进行详细研究。多孔氮化硅陶瓷具有密度低、耐高温、介电常数小等优点，可作为高温宽频透波天线罩候选材料之一。但是其多孔结构吸潮引起介电性能下降，透波率降低，并且抗弯强度减小。采用在多孔氮化硅陶瓷表面制备致密涂层，能够进行有效封孔防潮，稳定介电性能，同时提高力学性能，对多孔氮化硅在天线罩的设计及应用方面具有极其重要的意义。本研究采用CaO-B2O3-SiO2复合氧化物体系和α-Si3N4为主要材料，在多孔氮化硅表面制备了CBS微晶玻璃涂层和CBS-Si3N4复合涂层，研究了涂覆CBS涂层和CBS-Si3N4复合涂层对多孔氮化硅高温高频介电性能的频率特性和温度特性的影响，以及涂层对多孔氮化硅力学性能的影响。比较不同制备方法及工艺制备的CBS微晶玻璃涂层及CBS-Si3N4复合涂层的物理性能，确定采用浸渍提拉法，多次重复提拉可得到表面光滑致密的涂层。在7.3~18.4 GHz的测试频率范围内，多孔氮化硅涂覆CBS涂层后，介电常数略有增大，介电常数变化率η增大，介电常数的频率稳定性变差；介电损耗频率稳定性得到了改善。从室温到1200 ℃的测量温度范围内，多孔氮化硅介电常数温度系数小于37.77 ppm/℃；涂覆CBS涂层后，介电常数温度系数略有增大，最大值为76.65 ppm/℃，介电常数温度稳定性稍有下降，但不影响工程应用。涂覆CBS涂层后，材料在室温下的介电损耗减小了60%以上，有利于透波率的提高。在7.3~18.4 GHz测试频率范围内，多孔氮化硅涂覆CBS-Si3N4涂层后，介电常数略有增大，介电常数的变化率η与涂覆前相近，频率稳定性比CBS涂层好；介电损耗频率稳定性得到了改善。从室温到1200 ℃的测量温度范围内，涂覆CBS-Si3N4涂层后，多孔氮化硅介电常数温度系数最大值为55.16 ppm/℃，略小于涂覆CBS涂层的多孔氮化硅的介电常数温度系数，与涂覆CBS涂层相比，多孔氮化硅的介电常数温度稳定性更好；室温下介电损耗明显减小，变化率大于80%。涂覆CBS-Si3N4涂层后，材料的介电性能得到进一步改善。涂覆涂层前后多孔氮化硅的介电损耗频率特性均符合Jonscher的极化驰豫普适关系。另外，研究中发现在X波段频率范围内，涂覆CBS涂层和CBS-Si3N4复合涂层后多孔氮化硅的介电损耗对数值与温度的倒数在低温区和高温区可分别拟合为斜率不同的直线。涂层不同，拟合直线的斜率和截距变化较大。涂覆CBS涂层后多孔氮化硅的抗弯强度最大增大了近1.4倍；涂覆CBS-Si3N4复合涂层后孔氮化硅的抗弯强度最大增大了近1.2倍。