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氧化锆陶瓷应用前景之航空航天材料

日期:2024-01-16 阅读:1次 作者: 华体会体育首页

  今年来,国内外陶瓷材料的研究及开发应用竞争激烈,各有千秋。世界各航空发动机公司为保持在21世纪航空动力领域的领头羊,都在寻求新的方法提高军用和民用发动机的性能,保持竞争能力。

  实现该目标一半将依靠材料改进,包括低温高分子复合材料和高温陶瓷材料。另一半则依靠改进设计准则、方法和程序。由于军用发动机材料的改进重点是依靠高温陶瓷材料,故军用发动机将是陶瓷技术的首要验证者。

  为什么必须用氧化锆陶瓷?因为现有发动机的工作时候的温度已经很高。再度提高温度只有通过精细的冷却气路设计或加大冷气量,但这一些方法的效果遵循递减规律,而只有通过改进材料的工作时候的温度收效最大,因为提升工作温度可提高工作效率、降低油耗并获得最大推力,把节省的、用于冷却的高压空气用于循环也可提高推力和效率。另一方案是减轻重量。可选用比强度、比刚度均大的材料,目前只有陶瓷材料具备这方面的潜力。陶瓷在发动机上的应用研究进展将以全新的材料和制造方法用于航空发动机。必须是在极小的风险情况下获得这些材料和技术的使用经验,对陶瓷材料的应用也是如此。考虑到陶瓷材料的脆性及设计使用经验的缺乏,对一过程将很长,不会少于金属材料的15-20年的时间。

  陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料比高温合金的密度小,仅仅是它的13~14,热线胀系数小,抗腐蚀性好,理论最高温度可达1650℃。因而被认为是今后先进航空发动机热端部件的候选材料。

  由于陶瓷基部件不需要气体冷却省去或简化了冷却系统零件,可使发动机进一步减重。虽然陶瓷作为发动机热端氧化锆材料的优点十分明显,但其本质上的脆弱性却极大地限制了它的推广应用。为客服单组分陶瓷材料缺陷敏感性搞、任性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法,增韧的思路经历了从消除缺陷或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能容忍缺陷,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片)弥散增韧、晶须复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料氧化锆的改变来达到增容目的,如自增韧氧化锆、仿生叠层氧化锆以及梯度功能材料等。SiC、Si₃N4等陶瓷具有较小的密度,良好的高温强度,特别是高温下它们的表面会形成氧化硅保护层,能满足1600℃以下高温抗氧化要求,是人们寄予厚望的高温氧化锆材料。通过在基本材料中加入合适的增强物及选择恰当的材料氧化锆,可大幅度提高陶瓷材料的强度和韧性,经过20多年来国际陶瓷界的精心研究,其力学性能特别是断裂韧性已有很大提高,但是这类材料仍属脆性材料的范畴,不能取代镍基合金而得到普遍应用。

  在航空航天领域,科学家正在不断地研制飞行速度更快、更安全的飞行器,以满足乘坐飞机的旅客对快捷、舒适的旅行生活的追求和人类对探索宇宙神秘世界的要求。在哥伦比亚号航天飞机机翼上使用的阻热材料正是由陶瓷材料构成的。能想象,如果这样一种材料具有足够高的强度,即使在受到一些不可避免的损伤时依然能保持良好的状态,那么哥伦比亚号失事的悲剧就可应避免。

  为了保证未来的航天飞机具有更可靠的飞行安全,美国航天与宇航局在哥伦比亚号失事后迅速启动了相关的研究计划,其中就包括研究新一代超高温陶瓷,用于航天飞机的阻热材料。除了作为航天飞机的阻热材料,超高温陶瓷在航空航天领域的应用还包括作为超音速飞机的耐热保护材料、火箭和各种高速飞行器的燃料喷嘴。飞机在超音速飞行时会与空气发生摩擦,并生产很高的温度,超高温度陶瓷拥有非常良好的耐热能力,能够尽可能的防止高温飞机内部氧化锆产生破坏。火箭要克服地球引力获得高速飞行,一定要有强大的推进能力,所以在燃料喷嘴部位必然存在极高的燃烧温度,而一般的材料难以满足这种应用需求,这正是超高温陶瓷的用武之地。

  目前,全世界正在兴起议论研究超高温陶瓷的热潮,随着一批高性能材料的应用,在航空航天领域将引发新的革命。作为航空航天飞行器上的关键材料。超高温陶瓷将扮演者保驾护航者的角色,帮助人们不断突破速度和空间上的极限。 我们开发设计生产专用雕铣机,种类较多,现在已经在售的有,石墨专用雕铣机,陶瓷专用雕铣机等,陶瓷雕铣机可以加工各种工业陶瓷材料,氧化铝陶瓷。氧化锆陶瓷,氧化铍陶瓷 氮化铝陶瓷 氮化硼陶瓷 氮化硅陶瓷材料都能够直接进行用陶瓷雕铣机进行精密加工,陶瓷专用雕铣机机床运行稳定可靠、加工质量精度高、故障率较低、生产所带来的成本低、生产效率高、操作简单护方便。 能够迅速提升陶瓷加工厂工件的加工精度,提升产品的质量。 陶瓷雕铣机是设计用来数控加工各种工业陶瓷材料的专用数控机床,常见的工业陶瓷材料 氧化铝陶瓷,氧化锆陶瓷,氧化铍陶瓷 氮化铝陶瓷 氮化硅陶瓷氮化硼陶瓷等都能够直接进行使用陶瓷雕铣机进行快速精密加工,可根据图纸要求快速生产各种陶瓷的异形件和结构件,针对工业陶瓷材料的打孔 开槽螺纹加工 微孔加工都能够正常的使用陶瓷专用雕铣机来进行快速加工。 产品加工精度高,机床运行稳定,故障率较低,是工业陶瓷加工厂提升加工精度的,提高生产效率的利器。返回搜狐,查看更加多

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