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随着雷达探测技术的飞速发展,军事装备隐身防御系统的战场生存受到了严重威胁,为了降低目标的可探测性,提高突防能力,隐身技术的发展具有重大意义。在雷达隐身技术中,涂覆型吸波材料因其优异的吸波性能和简单方便的制备工艺而备受关注。优良的吸波材料必须具有轻质量、低密度、薄涂层、强吸收、宽有效吸收带、耐高温和抗氧化等特性,将这些优异性能集成在吸波涂层中是研究人员面临的巨大挑战。研制性能优异的电磁波吸收材料和制备工艺,已成为目前的重点方向。本课题主要研究MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层的制备工艺和性能,采用实验和电磁仿真相结合的方法实现。首先,充分利用MoSi2优异的抗高温氧化性能和导电性,采用大气等离子喷涂技术在不同工艺参数下制备出9组MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层;分析了工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和厚度的影响。其次,研究了吸波涂层在8.2~12.4GHz频率内,30℃~700℃的温度变化对电磁参数和吸波性能的影响规律。最后,利用FEKO仿真软件建立了涂层模型,研究了温度、电磁波入射角度和涂层厚度对涂层吸波性能的影响规律。主要研究内容和结果如下:(1)微观表征:MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层的微观表面层由完全熔化区和未完全熔化区相互交错而成,表面凹凸不平,较为粗糙;涂层的晶相成分为:Cu、Cu2O、α-Al2O3、γ-Al2O3、MoSi2、Mo5Si3和h-MoSi2。(2)9组MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层的表面孔隙率在6.21%-9.34%之间。工艺参数对涂层孔隙率影响的主次顺序为:氩气流量>喷涂距离>喷涂电压>喷涂电流。(3)9组MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层显微硬度均在630 kgf·mm-2以上,最高达770.21 kgf·mm-2。工艺参数对显微硬度的影响水平顺序为:氩气流量>电压>喷涂距离>电流;涂层表面孔隙率的增加,会导致显微硬度降低。(4)9组MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层的厚度在36.59-53.67μm之间。工艺参数对涂层厚度影响水平的优劣顺序为:喷涂距离>喷涂电流>喷涂电压>氩气流量。(5)对于MoSi2/Cu/Al2O3吸波涂层,在30℃~700℃之间,随着温度的升高,复介电常数的实部(ε’)和虚部(ε’)随频率变化的曲线整体升高;同一温度下,ε’随着频率的升高降低,表现出频散特性,ε’则随着频率的升高而增大。同时,随着温度的升高,9组涂层的反射率整体呈现下降趋势,吸收峰逐渐向低频方向移动,吸收带宽逐渐增加,且吸波性能与涂层厚度具有正相关的关系。(6)利用FEKO建立了涂层的仿真模型。当MoSi2/Cu/Al2O3涂层的厚度为1mm时,在30℃~700℃内,随着温度的升高,涂层的反射强度先增强或减弱,吸收带宽先先变宽后变窄;在500℃时具有最佳的吸波能力。500℃时,在0°~80°内,随着电磁波入射角度(θ)的增大,涂层的反射强度和吸收带宽逐渐降低;在θ40°的范围内,1 mm厚度的涂层依旧能够保持90%以上的吸收率。最后,对比分析了吸波涂层在500℃和700℃时,涂层吸波性能随厚度的变化规律,结果表明:在两种温度下,随着厚度的增大,均出现以下现象:吸收峰逐渐向低频方向移动,吸收强度呈现出先增强后减弱的趋势,吸收带宽呈现出先变宽后变窄的趋势。500℃时,在2.0 mm,9.964 GHz处,吸收峰最低,峰值为-35.08 d B,有效吸收带宽(<-20d B)为0.945 GHz;在1.6 mm,10.489 GHz处,具有最宽的吸收带宽(<-20d B)1.155GHz。700℃时,在2.0 mm,9.649 GHz处,具有最低点吸收峰和最宽的吸收频带,分别为-31.68 d B和0.945 GHz。