應用于高超音速飛行器防熱材料(編輯修改稿)
2025-08-31 00:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，對其進行深入的科學研究仍然具有非常重要的工程意義。在防熱材料的研究和應用領域中，難熔金屬及其復合材料由于其高熔點、耐高溫以及優(yōu)良的耐腐蝕性能等優(yōu)點得到最早和最廣泛的關注。在耐高溫難熔金屬領域中主要涉及 Nb、Mo、Tc、Ru、Hf、Ta、W、Re、Os 和 Ir 等，研究和應用最廣的難熔金屬是鎢和錸等，熔點和密度是衡量難熔金屬是否適合作為防熱材料使用的關鍵性因素。金屬鎢（W）在所有難熔金屬中具有最高的熔點，熔點可以達到 3410℃，但同樣存在較大的缺點，其密度較大（高達 g?cm3），且在較低溫度的環(huán)境下呈現(xiàn)出一定的脆性，強度降低，使其作為結構材料受到一定程度的限制。為了改善金屬鎢的使用性能，擴大其使用領域，目前得到廣泛應用的是固體火箭發(fā)動機的鎢滲銅喉襯。鎢滲銅喉襯是指將鎢粉在一定條件下燒結制得多孔結構的鎢骨架，然后在高溫環(huán)境下將熔融金屬銅浸滲入鎢骨架中，制得鎢滲銅喉襯；二者本質上是一種復合材料，一種二元“假合金”。研究表明鎢骨架的密度對材料的拉伸強度有顯著影響，而且鎢骨架的晶粒細化作用對鎢滲銅材料有明顯的強化作用。將銅熔滲入鎢骨架中制得鎢滲銅喉襯的目的是為了使銅在固體火箭發(fā)動機高溫燃氣流的環(huán)境下發(fā)揮發(fā)汗冷卻的作用，以此降低喉襯部位溫度，提高材料的耐高溫性能。同時有研究表明，喉襯部位的熱環(huán)境不足以使銅產(chǎn)生足夠的相變，發(fā)揮有效的發(fā)汗冷卻作用；但銅的加入可以明顯降低鎢滲銅材料的后期加工處理難度。宋桂明、孟慶昌等人通過在鎢滲銅喉襯材料中進一步添加碳化鋯、碳化鈦顆粒等來提高材料的耐高溫性能，在降低鎢滲銅材料密度的前提下顯著提高了材料的力學性能。陶瓷基復合材料是指以難熔金屬碳化物（如碳化鋯、碳化鉿和碳化鉭等）或硼化物等為基體，通過添加纖維、晶須或顆粒等手段制成的一種由兩相或多相構成的復合材料體系。與其他材料體系相比，陶瓷基復合材料具有相對較高的熔點、良好的導熱性能以及在高溫環(huán)境下仍可保持優(yōu)良的力學性能，這一點與石墨材料極其相似。加之陶瓷基復合材料具有可以適應高速長時間的高溫環(huán)境的優(yōu)點，因此，陶瓷基復合材料被廣泛應用于固體火箭發(fā)動機及高聲速飛行器的關鍵防熱部件及構件。高超聲速飛行器的工作環(huán)境是長時間的高溫有氧環(huán)境，陶瓷基復合材料在使用過程中應將其高溫抗氧化問題視為首要關注點；同時，由于面臨較快升溫速率造成的嚴重的氣動加熱問題，陶瓷基復合材料的抗熱震問題也得到了相應的重視。陶瓷材料在高溫環(huán)境下的抗氧化機理可歸納理解為：陶瓷材料在高溫環(huán)境下發(fā)生氧化反應，形成具有一定黏度和致密度的氧化物層，這些氧化物層可以有效的通過其中含有的玻璃相物質填充在陶瓷材料氧化物層中的裂紋
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1