硅橡胶基绝热材料高温热行为研究

采用高温管式炉在惰性气氛下研究了硅橡胶基绝热材料在1 073～1 873 K的热行为,利用X射线衍射和红外光谱等手段探索了高温固相残余物的产生历程和碳化硅的生成机制,采用热重-差热联用表征了高温固相残余物的热氧化性能。研究结果表明,随着处理温度升高,硅橡胶基绝热材料的固相残余物逐渐向高温陶瓷转化,其热稳定性和耐氧化性相应提高;硅橡胶基体在1 073 K已分解完毕,其固相残余物为碳、硅氧碳化物和SiO2等;随温度上升,有机碳向更加耐氧化的无机碳转变;硅氧碳化物随温度升高向碳化硅转化;气相SiO2高温下由无定型转化为方石英晶体,并与碳发生碳热反应生成碳化硅。     

高硅氧/酚醛复合材料热变形实验测试及表面烧蚀形貌分析

通过非接触式高温变形测量系统,对高硅氧/酚醛防/隔热复合材料在单侧热流载荷作用下的温度和全场高温变形进行了精确测量,并对试样体积烧蚀后的表面微观形貌进行分析。实验结果表明,利用陶瓷板在1 000℃左右对高硅氧/酚醛复合材料试件辐射加热200 s后,通过测量发现距离加热面12.62 mm处热电偶温度峰值为259℃,从而说明高硅氧/酚醛复合材料具有优良的防/隔热性能。通过DIC方法测得试样加热200 s后沿加热方向的最大位移为0.18 mm,且沿着试样加热方向位移呈现出逐渐递减的规律。通过对材料烧蚀后表面形貌微观观测和分析,发现在试样加热面上出现了凹凸不平的烧蚀坑,并出现了一层很薄的高硅氧纤维高温熔融后的硅氧化合物颗粒结晶状物质。     

陶瓷—金属化共烧结技术的研究

介绍特高温92％Al_2O_3陶瓷-金属化共烧结技术,详细讨论92％Al_2O_3的组成特性、金属化配方设计和92％Al_2O_3陶瓷-金属化共烧结工艺。分析了陶瓷金属化烧结机理,建立了物理模型,并成功地应用于陶瓷器件的研制。     

烧结温度对C/C-ZrC-SiC复合材料性能的影响

以葡萄糖作为碳源,硅溶胶作为硅源,氧氯化锆作为锆源,采用水热共沉积-碳热还原法制备了C/C-ZrC-SiC复合材料,研究了材料的烧结温度对C/C-ZrC-SiC复合材料的微观形貌、力学性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,烧结温度对水热共沉积制备C/C-ZrC-SiC复合材料的性能影响显著。水热共沉积制备的C/C-ZrO_2-SiO_2陶瓷在1600℃下烧结,可获得C/C-ZrC-SiC复合材料,ZrC和SiC陶瓷相颗粒粒径约为500 nm,在基体中均匀分布。1600℃烧结的C/C-ZrC-SiC复合材料表现出最佳的力学性能和抗烧蚀性能,其最大弯曲强度为173.8 MPa,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.28×10~(-4)g/(cm~2·s)和1.67μm/s。过高的烧结温度导致晶粒粗大、孔隙缺陷增多,使得复合材料力学性能恶化、抗烧蚀性能大幅降低。     

1700℃有氧环境下高超声速飞行器轻质防热材料隔热性能试验研究

文章针对高超声速飞行器需面临极端高温有氧热环境以及舱体表面单侧面受热的特点,建立了由硅钼发热体作为热源的红外辐射式超高温、时变、单侧面加热试验测试系统,开展了高达1700℃的有氧环境下高超声速飞行器轻质防热材料的隔热性能试验。另外,为了研究和优选高效隔热方式,对高超声速飞行器用单层轻质陶瓷隔热材料和陶瓷/纳米材料叠层复合结构在1700℃高温有氧环境下的隔热特性进行了试验测试;通过试验结果的对比分析,发现陶瓷/纳米材料复合叠层结构比单层轻质陶瓷材料的隔热效果提高近50%。     

新型锆硅复相陶瓷先驱体的制备及性能

将四-二乙氨基锆(TDEAZ)和乙炔基苯胺封端的聚碳硅氮烷(PCSN)进行液相共混,制备含有Zr、Si元素的新型复相陶瓷先驱体(ZPCSN),并通过FT-IR对其结构进行表征,利用DSC与TGA分别探讨其固化行为及耐热性能;并通过XRD与EDS研究ZPCSN的陶瓷先驱体、耐高温陶瓷。陶瓷化性能结果表明,ZPCSN结构中含有C≡C键,在固化过程中交联形成致密的三维网状结构,赋予ZPCSN优异的耐热性能;在1 600℃氩气氛围中,ZPCSN裂解形成Zr C/Zr N/Si C/Si3N4多元复相陶瓷,保留率为67.92%,这表明ZPCSN具有优异的陶瓷化性能。     

压力载荷下模压高硅氧酚醛喷管裂纹稳定性分析

为了进行模压高硅氧喷管裂纹压力载荷下的稳定性分析,对模压髙硅氧材料开展了I型断裂韧性测试,获得了J积分试验数据,特别针对试件的设计、制造、实验参数、数据处理等进行了详细讨论.最后,利用ABAQUS软件的裂纹分析模块,对某发动机的模压高硅氧材料的喷管裂纹进行了稳定性分析,给出了基于断裂参数的模压髙硅氧喷管的安全系数,通过热试车验证了该方法在工程上具有应用性.     

用于新型陶瓷材料的快速凝固和热等静压技术

两种高技术的综合应用,可以解决目前高温韧化陶瓷的困难问题.对快速凝固陶瓷粉末进行热等静压,可以制造出用于热力发动机及其他方面需要的可靠的韧性陶瓷材料.这两种先进技术的密切结合可以获得陶瓷一陶瓷“微细复合材料”颗粒.这种颗粒可以凝固成本体陶瓷形状,具有从非晶态到晶须增强的淬火枝晶组织.巴特尔研究所的工作表明,在1400—1500℃温度范围内的热等静压期间可以保持快速凝固颗粒的显微组织.这就提出了陶瓷材料在1200℃条件下,在发动机上长期稳定应用的可能性.     

高温压力传感器的研究现状与发展趋势

高温压力传感器广泛应用于火箭发动机、航空发动机、重型燃气轮机、燃煤燃气锅炉等动力设备燃烧室内的压力监测。经过二十多年的研究,高温压力传感技术领域成果丰富。以敏感芯片的主体材料分类,对高温压力传感器的研究现状进行论述,重点分析基于SOI、SiC、蓝宝石、共烧陶瓷、压电晶体、SiCN陶瓷等材料的高温压力传感器的特点与局限以及国内外发展现状。最后展望高温压力传感器的发展趋势,并对国内高温压力传感器的发展方向提出建议。     

BME多层瓷介电容器在军工领域的应用

BME多层瓷介电容器采用贱金属作为内电极(镍或铜)与陶瓷介质在还原的气氛下实现共烧,容易造成陶瓷介质层的氧空位。随着技术的发展,业界从基础材料、制造设备、生产工艺方面进行了全面的研究,有效解决了BME电容器的氧空位问题,实现了其在军工领域的认证与应用。     

超高温材料—陶瓷及陶瓷基复合材料

本文评述了超高温材料——陶瓷及陶瓷基复合材料的发展、制造工艺及性能等,指出了进一步提高这类材料的高温力学性能的方向.     

石墨烯/陶瓷复合材料的研究进展

在陶瓷中引入第二相材料是改善陶瓷材料结构和性能的有效途径.纤维、晶须、颗粒等用于改善陶瓷,但难以满足陶瓷材料的应用要求.石墨烯具有大的比表面积和优异的机械、导电、导热等性能,是制备性能优异的陶瓷复合材料的理想填料.系统总结了石墨烯/陶瓷复合材料的研究成果,综述了石墨烯/陶瓷复合粉体的制备方法、成型工艺和致密烧结工艺技术...     

先进高温材料的研究现状和展望

综述了高温合金、难熔金属、陶瓷、金属间化合物、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、C／C复合材料和梯度功能材料等先进高温材料的研究与应用现状，评述了其发展趋势。     

钛合金的研究进展与应用

简述了国内外钛合金的研究状况与动向。具体介绍了高温钛合金、钛基复合材料、高强高韧钛合金、阻燃钛合金以及钛合金防氢脆、氧脆和磨损研究的发展。对钛合金在军事工业、生物医学及体育和汽车等民用领域上的发展和应用做了简介,最后指出我国钛合金发展中存在的问题和优势以及应用前景。     

SiO_2添加剂对防热透波一体化复相陶瓷结构及性能的影响

为研究能满足高马赫数飞行条件下的防热、承载、透波等要求的防热透波一体化材料,文章采用SiO_2作为添加剂,添加到多孔Si_3N_4复相陶瓷中,通过调控SiO_2的含量(质量占比),研究添加后材料的气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、力学性能及透波性能。结果表明,多孔Si_3N_4复相陶瓷的气孔率随着SiO_2含量的提高而降低,抗弯强度随着SiO_2的含量提高而上升,透波性能随着SiO_2含量的提高先上升后略微下降,说明SiO_2的添加,既促进了Si_3N_4的烧结,又在一定程度上提高了其介电性能。添加7.5 wt%的SiO_2到多孔BN/Si_3N_4复相陶瓷中可以获得较理想的防热透波综合性能。     

固体火箭发动机喷管传热与壁面烧蚀的耦合计算分析

为研究某型固体发动机在地面工作过程中喷管的受热与烧蚀,对其工作后140 s内复合喷管壁面受到管内高温喷流辐射与对流加热,以及发动机外部环境辐射与对流冷却条件下的壁面受热与材料热解烧蚀建立一维非稳态热分析模型进行计算分析。其中,喷管材料采用金属基体内衬高硅氧-酚醛复合隔热材料构成,高温喷流对喷管的辐射加热采用非灰参与性介质的封闭腔辐射换热模型计算,对喷管的对流加热采用巴兹公式计算,复合喷管壁面材料升温后的热解分为基体材料升温-基体材料热解-热解层炭化-Si O2熔融-炭化层脱落五个阶段进行分析。研究发现,喷管收敛段和喉部主要受到高温喷流的辐射加热,内壁辐射热流约为对流热流的2.5倍,喉部下游因喷流温度下降,速度激增,内壁对流热流超过辐射热流,在扩张段尾部,内壁的辐射热流再次超过对流热流;发动机工作过程中,喷管收敛段和喉部壁面的高硅氧-酚醛复合隔热材料随时间逐渐被烧蚀,烧蚀厚度随时间上升,喉部烧蚀厚度最大,140 s时烧蚀厚度达到8 mm,平均烧蚀速率为0.057 mm/s;喷管扩张段中后段喷流温度大幅下降,壁面内高硅氧-酚醛复合隔热材料未烧蚀;沿喷管壁面厚度自内向外,壁面温度急剧下降,发动机工作后16 s时,喉部截面处内壁温度达到2700 K,而外壁温度仅为340 K。     

国外高温结构陶瓷研究近况

本文介绍了高温结构陶瓷的发展近况,表明它具有高温强度好、抗氧化、耐腐蚀、比重小等一系列优点,指出它是80年代材料研究的重要课题,它的实际应用将成为航天等高技术领域取得重大进展的前提,且将对工业部门的技术改革产生重大的影响。     

高温铼材性能

本文提供了热等静压(HIP)粉末冶金(PM)铼(Re)和电沉积(ED)铼的材料性能数据。高性能辐射冷却推力室用铼作基体材料,然而,铼的机械性能数据,特别是高温下(>1650℃)的数据比较少。对于这两种制造方式的铼材,已获得了从室温到高温2200℃的拉伸数据。PM 试件是5cm 长的棒,而 ED 试件是10.2cm 长的平板。HIPPM 试件还进行了低周疲劳试验和蠕变断裂试验。试验前所有试件均在1649°下退火30min。这些数据与以前公布的有关化学汽相沉积,压制和烧结 PM,轧板 PM 以及 HIPPM 铼试件的试验结果进行了比较。     

C/Al2O3型多功能炭/陶复合材料研究

为满足喷管内型面耐烧蚀及背壁绝热的要求,以整体炭毡、炭纤维多维编织件等为预制体,先进行炭素沉积与石墨化,再用Al2O3型高温无机胶进行真空-压力浸渍、烧结,制得C/Al2O3功能型复合材料.对增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度、无机胶液配方改进、提高烧结温度以及用沥青浸渍HIP等方面进行了研究.所获得的复合材料外表面导热系数λ＝0.902W/(m.K)(800℃),内表面线烧蚀率为0.018mm/s,电镜照片显示C/Al2O3的界面结合良好.     

基于TSV的星载微系统设计与可靠性实现

基于硅通孔TSV（Through Silicon Vias）的星载微系统，通过硬件框架设计、TSV关键工艺设计、CPS仿真设计、全流程测试及可靠性研究，最终在全国产化高温共烧陶瓷HTCC（High-Temperature Co-fired Ceramics）管壳内集成了抗辐照海量信息处理器、抗辐照大容量存储器、抗辐照微控制器、抗辐照38译码器等器件，形成43 mm×43 mm×5.65 mm的气密性封装星载微系统，具备高可靠、高性能的处理能力以及星上常用的控制和通讯接口，可用于星上载荷信息实时处理及星务平台控制管理，可以有效替代现有的板级产品，实现星载电子系统的小型化、集成化。