Op 16 januari 2020 heeft ons bedrijf nieuwe doorbraken geboekt in de productie van nieuwe militaire materialen, speciaal keramiek, waaronder superlegeringen, koolstofvezels en speciale keramische materialen. Speciale keramische materialen hebben enorme voordelen in vergelijking met conventionele materialen: de dichtheid is slechts 1/4 tot 1/3 van de hoge temperatuur metaallegering, hoge sterkte, slijtvastheid, heeft een goede weerstand tegen hoge temperaturen, kruipweerstand bij hoge temperaturen, kan worden toegepast in luchtvaart-, militaire en industriële velden, vooral in de lucht- en ruimtevaartmotoren, hebben hot-end onderdelen voordelen. 1) Gebied van vliegtuigmotoren: het is het ideale materiaal voor de ontwikkeling van vliegtuigmotoren met een hoge stuwkracht-gewichtsverhouding, die naar verwachting superlegeringen zullen vervangen; 2) Lucht- en ruimtevaartveld: kan worden gebruikt voor thermische structurele onderdelen van raketmotoren, thermische beveiligingssystemen voor vliegtuigen, enz .; 3) Auto-industrie: voertuigprestaties verbeteren en lichaamsgewicht verminderen; 4) Kernenergie: kan worden gebruikt voor nucleaire hogetemperatuurcomponenten en bekledingsmaterialen voor splijtstof; 5) Wapens: voor de loop.
Wordt gebruikt om de efficiëntie van turbinemotoren te verbeteren
Keramiek heeft een hoge temperatuurbestendigheid en keramische matrixcomposieten en keramische thermische barrièrecoatings kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van turbinemotoren te verhogen. Keramiek kan werken bij temperaturen boven de 1100 graden Celsius met weinig of geen koeling, en keramische matrixcomposieten zijn 30 tot 50 procent lichter dan de momenteel gebruikte metaallegeringen. Wanneer zowel de composiet brandervoering als de turbinebladen zijn bekleed met keramiek, kan de bedrijfstemperatuur worden verhoogd tot 1650 graden C en kunnen de componenten worden beschermd in de verbrandingsomgeving. Meercomponenten keramische coatings op basis van hafniumoxide werden gedurende 300 uur continu getest bij 1650 graden.
Gebruikt voor vliegtuigmotoren en vliegtuigremschijven
Voor vliegtuigmotoren is het verhogen van de temperatuur van het turbinefrontgas de belangrijkste technische manier om de motorstuwkracht te vergroten. De huidige temperatuur van het turbinefrontgas heeft echter geleidelijk het smeltpunt van de superlegering zelf benaderd, en er is weinig ruimte voor temperatuurstijging. Daarom zijn alternatieve materialen nodig. Keramische matrixcomposieten hebben een hoge temperatuurbestendigheid en kunnen worden gebruikt voor hot-end componenten. De resultaten laten zien dat keramische matrixcomposieten de gastemperatuur van het turbinefront met meer dan 300 K kunnen verhogen. Tegelijkertijd is de dichtheid van het keramische matrixcomposietmateriaal klein, wat bevorderlijk is voor de gewichtsvermindering van de motor. Terwijl de burgerluchtvaartindustrie een grotere brandstofefficiëntie blijft nastreven, verwacht GE dat het gebruik van keramische matrixcomposieten in de luchtvaart de komende tien jaar zal vertienvoudigen. Vergeleken met de vorige generatie koolstofkeramische remschijven is de statische wrijvingscoëfficiënt 1-2 keer verhoogd, is de demping van de natte wrijvingsprestaties met meer dan 60% verminderd, is de slijtagesnelheid met meer dan 50% verminderd, en de levensduur wordt met 1-2 keer verlengd. De productiecyclus wordt met 2/3 verkort, de productiekosten worden met 1/3 verlaagd, het energieverbruik wordt met 2/3 verlaagd en de kostenprestaties worden met 2-3 keer verhoogd. Momenteel is het het enige materiaal ter wereld dat de fysieke eigenschappen in de hoge temperatuuromgeving van 1500 graden niet kan verzwakken. Na de promotie en toepassing kan het jaarlijks ongeveer 300 miljoen yuan besparen op de kosten van Chinese burgervliegtuigen.
Voor componenten van de thermische structuur van raketmotoren
Keramische matrixcomposieten kunnen worden gebruikt in raketmotoren. Keramisch matrixcomposiet is een ideaal thermisch structuurmateriaal voor vloeibare raketmotoren vanwege zijn hoge hitteschokbestendigheid, hoge chemische stabiliteit tegen vloeibaar drijfgas, hoge temperatuurbestendigheid vergeleken met metalen materialen en hoge kruipweerstand.
Thermische beschermingsmaterialen voor ruimtevoertuigen en raketten
Tijdens het proces waarbij ruimtevaartuigen de atmosfeer binnenkomen, is de temperatuur van de neuskegel en de vleugelvoorrand van het ruimtevaartuig wel 1650 graden als gevolg van de sterke aerodynamische verwarming. Thermisch beveiligingssysteem is een van de belangrijkste technologieën van ruimtevaartuigen. Het ontwerp van het thermische beveiligingssysteem van de eerste generatie is gebaseerd op het idee om de warmteafgifte te scheiden van de structuur, dat wil zeggen door een warmteafgiftesysteem buiten de koelstructuur toe te voegen. De ontwikkeling van C/SiC-composieten heeft de draagstructuur en de warmteafgifte van vliegtuigen geïntegreerd. Vooral na het ongeval veroorzaakt door het falen van het thermische beveiligingssysteem van Columbia heeft het C/SiC keramische matrixcomposiet meer aandacht getrokken. De componenten van thermische structurele materialen omvatten neuskegels, geleidevinnen, vleugels en afdekplaten van space shuttles en raketten.
Keramisch poreus isolatiemateriaal heeft een uniforme verdeling van poriën, hoge porositeit, kleine volumedichtheid, met ontwikkeld specifiek oppervlak en unieke prestaties, vergeleken met metalen thermische beschermingsstructuur, keramische poreuze isolatietegel thermische uitzettingscoëfficiënt is laag, zelfs als het temperatuurverschil is groot, zal geen grote thermische spanning en vervorming van het materiaal veroorzaken. Tegelijkertijd, omdat hoe lager de dichtheid van de thermische schildlaag, hoe hoger de efficiëntie van de thermische schildlaag en hoe kleiner de massa, kan de lage dichtheid van de keramische poreuze isolatietegel het vliegtuig beter manoeuvreren, meer vergroten laadvermogen en zijn bestand tegen hogere temperaturen. Vergeleken met flexibele thermische beschermingsstructuren zijn keramische poreuze isolatietegels bestand tegen een hogere warmtestroom, zijn ze bestand tegen een bepaalde belasting en kunnen ze de aerodynamische vorm van het vliegtuig ongewijzigd houden. Op basis van de bovenstaande voordelen wordt de thermische beschermingsstructuur van keramische poreuze isolatietegels op grote schaal gebruikt in herbruikbare lanceervoertuigen, die het grootste deel van het thermische beschermingssysteem van ruimtevaartuigen bezetten. Volgens de interne structuur van het materiaal kunnen keramische poreuze isolatiematerialen worden onderverdeeld in keramische vezelisolatiematerialen en keramische porie-isolatiematerialen. Sommige militaire helikopters zijn uitgerust met keramische pantsersystemen, waaronder keramische pantserstoelen, keramische componenten en keramische paneelsystemen. Daarnaast worden keramische matrixcomposieten ook gebruikt in de gepantserde gevechtsvoertuigen van het leger, zoals het Stryker medium pantservoertuig.
Gebruikt in optische systemen zoals satellietspiegels
Keramische materialen zijn transparant voor bepaalde soorten energie, zoals licht of een andere soortgelijke vorm, dus keramiek kan worden gebruikt in infraroodkoepels, sensorbescherming en multispectrale vensters. Naast optische eigenschappen hebben geavanceerde keramische materialen de slijtvastheid, hoge sterkte en thermische stabiliteit die door deze apparaten worden gewenst. De prestatie-eisen van materialen voor satellietspiegels zijn lage dichtheid, grote specifieke stijfheid, lage thermische uitzettingscoëfficiënt CTE, hoge thermische geleidbaarheid en geschikte sterkte en hardheid, ontwerpbaarheid, enz. De verwerking van glazen spiegels en metalen spiegels tot grote en lichte spiegels heeft bepaalde beperkingen. Daarom wordt de C/SiC-composietspiegel in binnen- en buitenland bestudeerd. Het composietmateriaal heeft een lage dichtheid, hoge stijfheid, een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt bij lage temperaturen en een goede thermische geleidbaarheid. De thermische en mechanische eigenschappen zijn ideaal en kunnen een uitstekend oppervlak krijgen. polijsten, is een zeer ideaal basismateriaal voor satellietspiegels. De Verenigde Staten, Rusland, Duitsland, Canada enz. gebruiken met koolstofvezel versterkt siliciumcarbidecomposietmateriaal (Cf/SiC) dat is vervaardigd
Hoogwaardige spiegel
In elektromagnetische raamartilleriegranaten wordt een glaskeramisch materiaal met bijzondere eigenschappen gebruikt vanwege de uitstekende elektrische eigenschappen en de hoge temperatuurbestendigheid. In het elektromagnetische venster van een kanonwerper wordt een speciaal glaskeramiek gebruikt vanwege de hoge temperatuurbestendigheid en geschikte elektrische eigenschappen. Siliciumnitride (niet-oxide keramiek) heeft uitstekende mechanische sterkte en diëlektrische eigenschappen en wordt gebruikt in de radarkoepels van de nieuwste raketluchtverdedigingssystemen. Microgolven of andere energie kunnen door dit materiaal dringen om doelen te lokaliseren. Dankzij de hoge mechanische sterkte is het raketsysteem bestand tegen de erosie en temperatuurveranderingen die optreden tijdens een vlucht met hoge snelheid door de atmosfeer. Nano-yttriumoxide-keramiek (een soort oxide-keramiek) wordt ook ontwikkeld voor gebruik in raket-infrarood-transparante ramen.
Ook voor gebruik in de luchtvaart worden transparante materialen zoals windschermen, explosieschermen en vliegtuigsensoren ontwikkeld. Het spinel-keramische materiaal (magnesiumaluminaat) dat geschikt is voor de sensor heeft uitstekende optische eigenschappen in het infraroodgebied, terwijl het vorige beveiligingsapparaat energie absorbeert, wat de efficiëntie van de signaalcommunicatie beïnvloedt. De vraag naar militaire keramische condensatoren voor elektronische informatie-apparaten is groot. Elektronische keramiek wordt niet alleen op grote schaal gebruikt op civiel gebied, maar met de versnelling van de informatietechnologie van wapens en uitrusting, zoals keramische condensatoren, zoals elektronische keramiek op militair gebied, neemt de vraag toe, vooral naar de meerlaagse keramische chipcondensator (MLCC , marktaandeel van meer dan 90%), en de militaire markt stelt hogere kwaliteitseisen aan condensatoren. De marktomvang van Chinese militaire keramische condensatoren is door de jaren heen met meer dan 10% gegroeid.
Keramische materialen en keramische matrixcomposieten worden gebruikt in pantsering
Zoals kogelvrije vesten, gevechtsvliegtuigen en gepantserde voertuigen beschermende laag. Kogelvrije kleding bestaat voornamelijk uit een jas en een kogelvrije laag uit twee delen, een kogelvrije laag kan de kinetische energie van de kernkop of granaatscherven absorberen, een kernkop of granaatscherf met lage snelheid heeft een duidelijk beschermend effect, bij de beheersing van een bepaalde depressie kan de schade aan de menselijke borst, buik. Heetgeperste keramische matrixcomposieten van boorcarbide en siliciumcarbide kunnen worden gebruikt om robuuste anti-aanval helmdekken te creëren. China is 's werelds drie grootste fabrikant van kogelvrije vesten. Op de internationale markt bedraagt de prijs van kogelvrije vesten in ons land ongeveer 500 dollar, terwijl de prijs van kogelvrije vesten in andere landen ongeveer 800 dollar bedraagt, in termen van productiekosten. , ons land heeft voordelen. Vergeleken met traditionele materialen zoals kunststoffen en metalen hebben geavanceerde keramische materialen de voordelen van een laag gewicht, hoge temperatuurbestendigheid, hoge hardheid, wrijvingsweerstand, corrosieweerstand, kleine wrijvingscoëfficiënt en speciale geleidbaarheid. Veelgebruikte keramische plaatmaterialen zijn titaniumdiboride, boorcarbide, siliciumcarbide, aluminiumoxide enzovoort. Het wordt veel gebruikt in lichtgewicht en duurzame kogelvrije vesten tegen wapens van middelmatig kaliber. Heetgeperste boorcarbide- en siliciumcarbide-keramiek kan de structurele combinatie van composietmaterialen optimaliseren om sterke pantserplaten te creëren die bestand zijn tegen meerdere schokken. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook en andere militaire helikopters zijn uitgerust met keramische pantsersystemen die componenten bevatten zoals keramische pantserstoelen, keramische componenten en keramische paneelsystemen.