Den 16 januari 2020 har vårt företag gjort nya genombrott i produktionen av militära nya material specialkeramik, inklusive superlegeringar, kolfibrer och speciella keramiska material. Speciella keramiska material har enorma fördelar jämfört med konventionella material: Dess densitet är endast 1/4 till 1/3 av högtemperaturmetallegeringen, hög hållfasthet, slitstyrka, har bra högtemperaturbeständighet, hög temperatur krypmotstånd, kan appliceras i flyg, militära och industriella områden, särskilt inom flygmotorer har fördelar med varma delar. 1) flygmotorfält: Det är det idealiska materialet för utveckling av flygmotorer med högt dragkraft-till-viktförhållande, som förväntas ersätta superlegering; 2) Flygfält: kan användas för termiska strukturdelar för raketmotorer, termiskt skyddssystem för flygplan, etc.; 3) Bilindustrin: förbättra fordonsprestanda och minska kroppsvikten; 4) Kärnkraft: kan användas för kärnkraftskomponenter med hög temperatur och beklädnadsmaterial för kärnbränsle; 5) Vapen: för pipan.
Används för att förbättra effektiviteten hos turbinmotorer
Keramik har hög temperaturbeständighet, och keramiska matriskompositer och keramiska termiska barriärbeläggningar kan användas för att öka effektiviteten hos turbinmotorer. Keramik kan arbeta vid temperaturer över 1100 grader C med liten eller ingen kylning, och keramiska matriskompositer är 30 till 50 procent lättare än för närvarande använda metallegeringar. När både kompositbrännarfodret och turbinbladen är belagda med keramik kan driftstemperaturen höjas till 1650 grader C och komponenterna kan skyddas i förbränningsmiljön. Flerkomponents keramiska beläggningar baserade på hafniumoxid testades kontinuerligt i 300 timmar vid 1650 grader.
Används för flygmotor och flygplansbromsskiva
För flygmotorer är att öka temperaturen på turbinens frontgas det huvudsakliga tekniska sättet att öka motorns dragkraft. Den nuvarande temperaturen hos turbinfrontgas har dock gradvis närmat sig smältpunkten för superlegeringen själv, och det finns lite utrymme för temperaturhöjning. Därför behövs alternativa material. Keramiska matriskompositer har hög temperaturbeständighet och kan användas för varma komponenter. Resultaten visar att keramiska matriskompositer kan öka gastemperaturen på turbinfronten med mer än 300K. Samtidigt är densiteten hos keramiskt matriskompositmaterial liten, vilket bidrar till att minska motorvikten. Eftersom den civila flygindustrin fortsätter att sträva efter bättre bränsleeffektivitet, förväntar GE att användningen av keramiska matriskompositer inom flyget kommer att tiodubblas under det kommande decenniet. Jämfört med den tidigare generationen av kolkeramiska bromsskivor ökas den statiska friktionskoefficienten med 1-2 gånger, dämpningen av våtfriktionsprestanda minskas med mer än 60 %, slitagegraden minskas med mer än 50 %, och livslängden ökas med 1-2 gånger. Produktionscykeln minskas med 2/3, produktionskostnaden minskas med 1/3, energiförbrukningen minskas med 2/3 och kostnadsprestanda ökas med 2-3 gånger. För närvarande är det det enda materialet som finns i världen som inte kan dämpa de fysiska egenskaperna i högtemperaturmiljön på 1500 grader. Efter marknadsföringen och ansökan kan det spara cirka 300 miljoner yuan för kostnaden för Kinas civila flygplan varje år.
För raketmotorers termiska strukturkomponenter
Keramiska matriskompositer kan användas i raketmotorer. Keramisk matriskomposit är ett idealiskt termiskt strukturmaterial för flytande raketmotorer på grund av dess höga värmechockbeständighet, höga kemiska stabilitet mot flytande drivmedel, hög temperaturbeständighet jämfört med metallmaterial och höga krypmotstånd.
Termiskt skyddsmaterial för rymdfarkoster och missiler
Under processen att rymdfarkoster kommer in i atmosfären är temperaturen på noskonen och vingens framkant så hög som 1650 grader på grund av stark aerodynamisk uppvärmning. Termiskt skyddssystem är en av rymdfarkosternas nyckelteknologier. Utformningen av den första generationens termiska skyddssystem är baserad på idén att separera värmeavgivning från struktur, det vill säga lägga till värmeavgivningssystem utanför kylstrukturen. Utvecklingen av C/SiC-kompositer har integrerat flygplanens bärstruktur och värmeavgivning. Speciellt efter olyckan orsakad av felet i det termiska skyddssystemet i Columbia, har den keramiska matriskompositen C/SiC väckt mer uppmärksamhet. Komponenterna i termiska strukturella material inkluderar noskoner, styrfenor, vingar och täckplåtar på rymdfärjor och missiler.
Keramiskt poröst isoleringsmaterial har en jämn fördelning av porer, hög porositet, liten volymdensitet, med utvecklad specifik yta och unik prestanda, jämfört med termisk skyddsstruktur av metall, värmeutvidgningskoefficienten för keramiska porösa isoleringsplattor är låg, även om temperaturskillnaden är stor, kommer inte att producera en stor termisk spänning och deformation av materialet. Samtidigt, eftersom ju lägre densiteten hos det termiska skärmskiktet, desto högre effektivitet hos det termiska skärmskiktet och ju mindre massan, kan den låga densiteten hos den keramiska porösa isoleringsplattan ge bättre manövrerbarhet till flygplanet, öka mer nyttolast och tål högre temperaturer. Jämfört med flexibla termiska skyddsstrukturer kan keramiska porösa isoleringsplattor motstå högre värmeflöde, motstå en viss belastning och kan hålla flygplanets aerodynamiska form oförändrad. Baserat på ovanstående fördelar har termisk skyddsstruktur med keramiska porösa isoleringsplattor använts i stor utsträckning i återanvändbara uppskjutningsfordon och upptar det mesta av rymdfarkosternas termiska skyddssystem. Enligt materialets inre struktur kan keramiska porösa isoleringsmaterial delas in i keramiska fiberisoleringsmaterial och keramiska porisoleringsmaterial. Vissa militärhelikoptrar är utrustade med keramiska pansarsystem, inklusive keramiska pansarsäten, keramiska komponenter och keramiska panelsystem. Dessutom används keramiska matriskompositer även i arméns bepansrade stridsfordon, såsom Stryker medium pansarfordon.
Används i optiska system som satellitspeglar
Keramiska material är transparenta för vissa typer av energi, såsom ljus eller någon annan liknande form, så keramik kan användas i infraröda kupoler, sensorskydd och multispektrala fönster. Utöver optiska egenskaper har avancerade keramiska material den slitstyrka, höga hållfasthet och termiska stabilitet som dessa enheter önskar. Prestandakraven för satellitspegelmaterial är låg densitet, stor specifik styvhet, låg värmeutvidgningskoefficient CTE, hög värmeledningsförmåga och lämplig hållfasthet och hårdhet, designbarhet etc. Bearbetningen av glasspeglar och metallspeglar till stora och lätta speglar har vissa begränsningar. Därför studeras C/SiC-kompositspegeln hemma och utomlands, kompositmaterialet har låg densitet, hög styvhet, liten värmeutvidgningskoefficient vid låga temperaturer och god värmeledningsförmåga, termiska och mekaniska egenskaper är idealiska och kan få utmärkt yta polering, är ett mycket idealiskt basmaterial för satellitspegel. USA, Ryssland, Tyskland, Kanada, etc., med hjälp av kolfiberförstärkt kiselkarbidkompositmaterial (Cf/SiC) framställt
Högpresterande spegel
Ett glaskeramiskt material med speciella egenskaper används i elektromagnetiska fönsterartilleriskal på grund av dess utmärkta elektriska egenskaper och höga temperaturbeständighet. En speciell glaskeramik används i det elektromagnetiska fönstret i en vapenkastare på grund av dess höga temperaturbeständighet och lämpliga elektriska egenskaper. Kiselnitrid (icke-oxidkeramik) har utmärkt mekanisk styrka och dielektriska egenskaper och används i radarradomerna i de senaste missilluftförsvarssystemen. Mikrovågor eller annan energi kan passera genom detta material för att lokalisera mål. Dess höga mekaniska hållfasthet gör att missilsystemet kan motstå erosion och temperaturförändringar som uppstår under hyperhastighetsflygning genom atmosfären. Nano-yttriumoxidkeramik (en typ av oxidkeramik) utvecklas också för användning i missil-infraröda transparenta fönster.
Transparenta material som vindrutor, sprängskärmar och flygplanssensorer utvecklas också för användning inom flyget. Det spinellkeramiska materialet (magnesiumaluminat) som är lämpligt för sensorn har utmärkta optiska egenskaper i det infraröda området, medan den tidigare skyddsanordningen absorberar energi, vilket påverkar signalkommunikationens effektivitet. Efterfrågan på militära keramiska kondensatorer för informationselektronik är stark. Elektronisk keramik, förutom att vara allmänt använd inom det civila området, med accelerationen av informationsteknologi för vapen och utrustning, såsom keramiska kondensatorer såsom elektronisk keramik inom det militära området ökar efterfrågan, särskilt chip multi-layer keramisk kondensator (MLCC) , marknadsandel på mer än 90 %), och den militära marknaden har högre kvalitetskrav på kondensatorer. Marknadsstorleken för Kinas militära keramiska kondensatorer har bibehållit en tillväxt på mer än 10% under åren.
Keramiska material och keramiska matriskompositer används i rustning
Såsom pansar, stridsflygplan och pansarfordon skyddande lager. Kroppsskydd består huvudsakligen av jacka och skottsäkert lager två delar, skottsäkert lager kan absorbera den kinetiska energin hos stridsspetsen eller splitter, låghastighetsstridsspets eller splitter har uppenbar skyddande effekt, i kontrollen av en viss depression kan minska skada på den mänskliga bröstet, buken. Varmpressade borkarbid- och kiselkarbidkeramiska matriskompositer kan användas för att skapa robusta hjälmdäck. Kina är världens tre största tillverkare av kroppsskydd, på den internationella marknaden är priset på kroppsskydd i vårt land cirka 500 US-dollar, medan priset på kroppsrustningar i andra länder är cirka 800 US-dollar, när det gäller tillverkningskostnader , vårt land har fördelar. Jämfört med traditionella material som plast och metaller har avancerade keramiska material fördelarna med låg vikt, hög temperaturbeständighet, hög hårdhet, friktionsbeständighet, korrosionsbeständighet, liten friktionskoefficient och speciell ledningsförmåga. Vanligt använda keramiska plåtmaterial är titandiborid, borkarbid, kiselkarbid, aluminiumoxid och så vidare. Det används ofta i lätta och hållbara kroppsskydd mot medelkalibriga vapen. Varmpressad borkarbid och kiselkarbidkeramik kan optimera den strukturella kombinationen av kompositmaterial för att skapa starka pansarplattor som är resistenta mot flera stötar. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook och andra militärhelikoptrar är utrustade med keramiska pansarsystem som inkluderar komponenter som keramiska pansarsäten, keramiska komponenter och keramiska panelsystem.