【環(huán)氧板】材料具備的特點(diǎn)

陶瓷基環(huán)氧板材料具有低密度、耐高溫、高比強(qiáng)、高比模、抗氧化、抗蠕變、對(duì)裂紋不敏感、不發(fā)生災(zāi)難性損壞等特點(diǎn),是一-種新型熱結(jié)構(gòu)材料，其應(yīng)用覆蓋了尖端軍用和新興民用等多個(gè)領(lǐng)域，成為1 650 C以下長(zhǎng)壽命(數(shù)百至上千小時(shí))、2000 C以下有限壽命(數(shù)十分鐘至數(shù)小時(shí))和2800C以下瞬時(shí)壽命(數(shù)十秒至數(shù)分鐘)的熱結(jié)構(gòu)/功能材料。目前,連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷基環(huán)氧板材料(CMC - SiC)技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣,可應(yīng)用于高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高性能航天發(fā)動(dòng)機(jī)、空天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)、飛機(jī)/高速列車等剎車制動(dòng)系統(tǒng)、核能電站燃?xì)怆娬竞蜕羁仗綔y(cè)器等領(lǐng)域。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，以SiC:/SiC 為主的CMC- SiC材料主要用于熱端部件，如噴管、燃燒室、渦輪和葉片等,可提高工作溫度的潛力350~500C,結(jié)構(gòu)減重達(dá)30%~70%，成為發(fā)展高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵熱結(jié)構(gòu)材料之。 CMC- SiC材料已在多種軍用和民用型號(hào) 發(fā)動(dòng)機(jī)的中等載荷靜止件上演示驗(yàn)證成功，被驗(yàn)證的材料部件有燃燒室、渦輪外環(huán)和矢量噴管的調(diào)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，以sC/sC為主的CMC - sic材料主要用于熱端部件.如噴管、微品室、渦輪和葉片等,可提高工作溫度的潛力350~500C，結(jié)構(gòu)減重達(dá)30%~70%，發(fā)動(dòng)機(jī)推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵熱結(jié)構(gòu)材料之一。CMC - siC材料已在多種軍用和民用的中等載荷靜止件上演示驗(yàn)證成功，被驗(yàn)證的材料部件有燃燒室、渦輪外環(huán)和矢直航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)需求對(duì)陶瓷基環(huán)氧板材料的發(fā)展起著決定性作用。歐洲動(dòng)年代(SEP)、法國(guó)Bordeaux大學(xué)、德國(guó)Karslure大學(xué)、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室早在20

便率先開(kāi)展了C/SiC環(huán)氧板材料的研究工作。用C/SiC環(huán)氧板材料制作的噴嘴已用于幻影Snecma公戰(zhàn)斗機(jī)的M55發(fā)動(dòng)機(jī)和狂風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)的M88航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。20 世紀(jì)90年代法國(guó)R刑發(fā)動(dòng)機(jī)的噴司研發(fā)出CERASEP系列的SiC/SiC環(huán)氧板材料,并將該材料成功應(yīng)用于M-88管調(diào)節(jié)片上.這標(biāo)志著sic/siC環(huán)氧板材料在航空方面的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始,升級(jí)版的燃燒室襯套等發(fā)動(dòng)機(jī)組件的制備和應(yīng)用已經(jīng)完成。2015年,GE航空公司通過(guò)F414渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的旋轉(zhuǎn)低壓渦輪葉片成功試驗(yàn)了世界上首個(gè)非靜子組件的輕質(zhì)陶瓷基環(huán)氧板材料部件，同時(shí)在GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)中對(duì)陶瓷基環(huán)氧板材料制成的燃燒室和高壓渦輪部件進(jìn)行測(cè)試，推進(jìn)了這一技術(shù)的成熟。

我國(guó)對(duì)陶瓷基環(huán)氧板材料也提出了明確的需求,20余年來(lái)陶瓷基環(huán)氧板材料在我國(guó)也取得了快速發(fā)展，其中西北工業(yè)大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)金屬研究所和航天科技集團(tuán)公司第四研究院第四十三所等單位都開(kāi)展了相關(guān)研究。其中,西北工業(yè)大學(xué)超高溫結(jié)構(gòu)環(huán)氧板材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)近20年的努力，在研究與應(yīng)用方面已躋身于國(guó)際先進(jìn)行列，部分產(chǎn)品已定型使用，包括密封片調(diào)節(jié)片組件、內(nèi)錐體、火焰筒、渦輪外環(huán)、導(dǎo)向葉片和渦輪轉(zhuǎn)子等。圖4-15所示為西北工業(yè)大學(xué)研制的火焰簡(jiǎn)和導(dǎo)向葉片的構(gòu)件照片。

在航天發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,高比沖液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要使用C/SiC推力室和噴管。它們可顯著減重,提高推力室壓力和壽命，同時(shí)減少再生冷卻劑量，實(shí)現(xiàn)軌道動(dòng)能攔截系統(tǒng)的小型化和輕量化。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要使用C/SiC作為氣流通道的喉栓和喉閥,解決可控固體軌控發(fā)動(dòng)機(jī)喉道零燒蝕的難題,提

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