钛合金表面复合涂层制备及吸波性能研究

论文摘要

纳米吸波剂优异的吸波性能是目前研究的重点,提高隐身涂层与装备基体材料的结合强度是提高武器装备在现代战争中的生存力以及改善其使用寿命的重要措施,在国防上具有重大运用价值。本课题选择钛合金Ti-6Al-4V（TC4）为基体材料,采用微弧氧化在其表面制备了结合强度较好的TiO2多孔膜作为中间过渡层。制备了吸波性能较好的Fe3O4/MWNTs/ZnO复合纳米吸波剂,用环氧树脂作为粘结剂,制备了隐身涂层。研究了复合纳米吸波剂电磁参数与吸波性能之间的关系,阐述了TiO2多孔膜作为中间过渡层提高环氧涂层与钛基体结合强度的机理。本实验以Na2SiO3和Na3PO4溶液作为微弧氧化的电解液体系,系统的分析了微弧氧化工艺参数（如电压、电流、氧化时间和电解液浓度）对TiO2多孔膜形貌、晶型、厚度、表面粗糙度以及与基体结合强度的影响。制备了Fe3O4/MWNTs/ZnO复合纳米吸波剂,当Fe3O4:MWNTs=4:1的比例制备吸波剂,其厚度d=3mm时,最大损耗值在10.4GHz时R=-38.74dB,R<-10dB的频宽为7.26GHz-12.95GHz,厚度d=1.5mm时,R<-10dB的频宽为9.85GHz-14.625GHz,具有很好的吸收频带宽度。在规格为180mm?180mm具有多孔陶瓷涂层的钛合金板上制备环氧树脂吸波涂层,对其吸波性能和结合强度分析表明:吸波剂（Fe3O4/MWNTs/ZnO复合材料）含量为7.69%,厚度为1.3mm的吸波涂层,在10GHz左右材料的吸波性能达到最大值为-14.32dB,电磁衰减量R<-10dB的频带范围是9.2GHz-11.4GHz。环氧树脂涂层与过渡层之间有很好的结合强度,达到24.57MPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 本课题国内外研究现状及进展
• 1.2.1 吸波材料的概述
• 1.2.2 涂覆型吸波材料
• 1.2.3 提高涂层与基体之间结合力的方法
• 2 多孔陶瓷膜'>1.2.4 微弧氧化在钛合金表面制备TiO₂多孔陶瓷膜
• 1.2.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 钛合金表面制备陶瓷膜实验材料及实验设备
• 2.1.1 钛合金表面制备陶瓷膜实验材料及试剂
• 2.1.2 钛合金表面制备陶瓷膜的实验设备
• 2.1.3 微弧氧化法合金表面陶瓷膜的制备
• 2.1.4 微弧氧化处理工艺
• 2.1.5 陶瓷膜层结构形貌表征及结合力测试方法
• 2.2 制备纳米吸收剂及吸波涂层实验材料及设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 实验装置
• 2.2.4 实验方法
• 3O₄/MWNTs/ZnO 复合物的物相形貌与吸波性能表征'>2.2.5 Fe₃O₄/MWNTs/ZnO 复合物的物相形貌与吸波性能表征
• 2.3 钛合金基吸波涂层制备及性能测试
• 2.3.1 实验材料
• 2.3.2 涂层的制备
• 2.3.3 涂层结合力测试及吸波性能测试
• 第3章 钛合金表面多孔陶瓷膜的制备
• 3.1 引言
• 3.2 陶瓷膜层制备的工艺条件
• 3.3 阳极电流对陶瓷膜结构的影响
• 3.3.1 电流对多孔陶瓷膜孔径及形貌的影响
• 3.3.2 电流对陶瓷膜粗糙度的影响
• 3.3.3 电流对陶瓷膜层晶型的影响
• 3.3.4 反应电流对陶瓷膜层厚度的影响
• 2 多孔膜的影响'>3.4 反应时间对TiO₂多孔膜的影响
• 3.4.1 反应时间对氧化膜孔径与形貌的影响
• 3.4.2 反应时间对陶瓷膜粗糙度的影响
• 3.4.3 反应时间对陶瓷膜厚度的影响
• 2 多孔膜影响'>3.5 电解液浓度对TiO₂多孔膜影响
• 3.5.1 电解液浓度对陶瓷膜形貌的影响
• 3.5.2 电解液浓度对陶瓷膜厚度的影响
• 3.5.3 电解液浓度对陶瓷膜粗糙度的影响
• 3.5.4 电解液浓度对陶瓷膜与基体结合强度的影响
• 3.6 本章小结
• 3O₄/ZnO 多组元纳米功能材料的表征和吸波性能分析'>第4章 MWCNT/Fe₃O₄/ZnO 多组元纳米功能材料的表征和吸波性能分析
• 4.1 引言
• 3O₄ 的性能分析'>4.2 MWNTs/Fe₃O₄的性能分析
• 3O₄ 的物相分析'>4.2.1 MWNTs/Fe₃O₄的物相分析
• 3O₄ 的形貌分析'>4.2.2 MWNTs/Fe₃O₄的形貌分析
• 3O₄ 的电磁性能分析'>4.2.3 MWNTs/Fe₃O₄的电磁性能分析
• 3O₄ 的吸波性能分析'>4.2.4 MWNTs/Fe₃O₄的吸波性能分析
• 3O₄/ZnO 的性能分析'>4.3 MWNTs/Fe₃O₄/ZnO 的性能分析
• 3O₄/ZnO 的物相分析'>4.3.1 MWNTs/ Fe₃O₄/ZnO 的物相分析
• 3O₄/ZnO 的形貌分析'>4.3.2 MWNTs/Fe₃O₄/ZnO 的形貌分析
• 3O₄/ZnO 复合材料的电磁性能'>4.3.3 MWNTs/Fe₃O₄/ZnO 复合材料的电磁性能
• 3O₄/ZnO 的吸波性能'>4.3.4 MWNTs/Fe₃O₄/ZnO 的吸波性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 钛合金基吸波涂层制备及吸波性能与结合强度分析
• 5.1 引言
• 5.2 钛合金基吸波涂层的制备
• 5.3 钛合金基吸波涂层的吸波性能表征
• 5.4 钛合金基吸波涂层的结合性能表征
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢