Технологія виробництва радіопрозорих керамічних матеріалів

Abstract

Керамічні радіопрозорі матеріали – це неметалічні матеріали, які забезпечують проходження електромагнітного випромінювання у діапазоні радіочастот 105 –1012 Гц з мінімальним діелектричними втратами в діапазоні робочих температур (tgδ 10-2 –10-5, ε < 10) і низьким значенням коефіцієнта відбиття радіохвиль (P < 1 %). Керамічні радіопрозорі матеріали використовують для створення обтічників ракет і літальних апаратів, які захищають антенні системи від зовнішніх факторів. Для синтезу радіопрозорих керамічних матеріалів доцільно та перспективно використовувати такі кристалічні фази, як цельзіан (BaAl2Si2O8) та славсоніт (SrAl2Si2O8), завдяки їх низьким показникам діелектричної проникності та тангенсу кута діелектричних втрат і досить високим показникам термічної стійкості та температури плавлення, порівняно з іншими алюмосилікатними сполуками (муліт, сподумен, кордієрит тощо). Розробка технології отримання радіопрозорих керамічних антенних обтічників та елементів захисних конструкцій антенних систем авіаційних об'єктів на основі системи BaO (SrO) – Al2O3 – SiO2 є актуальною. Для формування складнопрофільних керамічних радіопрозорих матеріалів використовували шлікерне лиття у пористі гіпсові форми. Для порівняння розроблених керамічних складів досліджували фізико-механічні, діелектричні та електродинамічні властивості за нормальних умов та у міліметровому частотному діапазоні (26-38 ГГц). У результаті проведених досліджень розроблено: технологію виробництва керамічних радіопрозорих матеріалів на основі славсоніту методом напівсухого пресування, на основі цельзіан-славсоніту методом шлікерного лиття та на основі цельзіану або славсоніту методом шлікерного лиття. Встановлено, що розроблені матеріали відповідають технічним вимогам, що висувають до радіопрозорих керамічних матеріалів, і можуть використовуватися для виробництва елементів захисних конструкцій антенного обладнання, таких як носові обтічники для авіаційних об'єктів.

Ceramic radiotransparent materials are non-metallic materials that ensure the transmission of electromagnetic radiation in the radio frequency range of 105 –1012 Hz with minimal dielectric losses in the operating temperature range (tgδ 10-2 –10-5 , ε < 10) and a low value of the radio wave reflection coefficient (P < 1 %). Ceramic radiotransparent materials are used to create rocket and aircraft fairings that protect antenna systems from external factors. For the synthesis of radiotransparent ceramic materials, it is expedient and promising to use such crystalline phases as celsian (BaAl2Si2O8) and slawsonite (SrAl2Si2O8) due to their low dielectric constant and dielectric loss tangent, as well as rather high thermal stability and melting point compared to other aluminosilicate compounds (mullite, spodumene, cordierite, etc.). The development of technology for obtaining radio-transparent ceramic antenna fairings and elements of protective structures of antenna systems of aviation facilities based on the BaO (SrO) – Al2O3 – SiO2 system is relevant. For the formation of complex profile ceramic radiotransparent materials slurry casting in porous gypsum molds is used. In order to compare the developed ceramic compositions, the physico-mechanical, dielectric and electrodynamic properties were studied under normal conditions and in the millimeter frequency range (26-38 GHz). As a result of the research, the following have been developed: a technology for the production of ceramic radiotransparent materials based on slawsonite by semi-dry pressing method, based on celsian-slawsonite by slip casting method and based on celsian or slawsonite by slip casting method. It has been established that the developed materials meet the technical requirements for radio-transparent ceramic materials and can be used to produce elements of protective structures of antenna equipment, such as nose fairings for aircraft.