固体火箭发动机钢壳体与硅橡胶基外防热涂层间用界面处理剂工艺及性能

为了从本质上提升钢壳体基材与硅橡胶基涂层间的粘接力,基于钢壳体发动机外表面物化特性以及硅橡胶基涂层材料组成、反应特性,研制了以有机硅化合物为主要组分的界面处理剂,采用FT-IR对界面处理剂的化学结构进行了归属。研究了界面处理剂的贮存时间、浓度、固化时间、固化温度以及耐有机溶剂等工艺性能。采用钢粘接试件对界面处理剂涂覆后的钢基材与硅橡胶基外防热涂层间粘接强度进行了研究。界面粘接强度测试结果表明,粘接强度2.0 MPa,大于未涂覆界面处理剂时的粘接强度1.2～1.3 MPa。动态电弧风洞试验结果表明,界面处理剂的涂覆可有效保证钢基材与硅橡胶基外防热涂层间界面粘接可靠性。界面处理剂在某型号发动机上工艺扩大试验表明,涂覆有界面处理剂的涂层体系粘接性能稳定、可靠,满足固体发动机的使用要求。     

固体火箭发动机橡胶绝热层粘接分析

介绍固体火箭发动机金属壳体、绝热层、胶粘剂表面特征,并对其各界面粘接问题进行分析。阐明绝热层配方设计与界面粘接关系。确定胶粘剂研制、选用原则,分析界面脱粘类型及原因。控制工艺要点、降低界面缺陷,提高粘接性能,以满足发动机装药结构完整性和使用可靠性的要求。     

推进剂药柱界面粘接优化工艺

为了提高某推进剂药柱界面粘接的可靠性,对粘接工艺进行了优化:调整工艺流程,改变JX胶粘剂的固化条件,使用表面处理剂,测试了界面粘接强度,完成了发动机的工艺试验。对粘接好的产品进行了振动、冲击、离心等环境试验及火箭撬试验。结果表明,优化工艺后,可以获得良好的粘接强度和工艺性能,能够满足使用条件苛刻的带NBR绝热套推进剂药柱与发动机壳体之间的粘接,达到总体技术要求。     

柔性接头用低模量硅橡胶配方及界面粘接技术研究

研究了硫化剂、增粘剂和补强填料等组分对一种低模量、低硬度和高强度的硅橡胶配方力学性能的影响规律,同时研究了一种胶粘剂配方来满足硅橡胶与金属钢界面粘接的工艺要求。该硅橡胶配方的剪切模量小于0.3MPa,与钢界面粘接的剪切强度大于2.5MPa,满足柔性接头部件的性能要求。     

硅烷偶联剂对粘接性能的影响

介绍了硅烷偶联剂的作用和机理，指出了硅烷偶联剂对不同的表面状态所产生的不同效果。对不同的胶粘剂采用不同的硅烷偶联剂的选择实验过程以及硅烷偶联剂的各种使用方法。实验结果表明：采用硅烷偶联剂可以改善胶接界面的粘接性能，提高接头的粘接强度和粘接的可靠性。     

聚氨脂胶粘剂在大型异型舱体粘接中的应用

论述了聚氨酯等胶粘剂的粘接机理，对影响胶粘剂粘接性能的主要因素进行了分析，针对大型异型舱体结构特点，经试验验证了所选舱体粘接接头型式及所选聚氨酯胶粘剂的性能特点，着重阐述了舱体粘接前的表面处理、胶粘活性荆底涂的控制、粘接的流动性及浸润（标准术语为“浸润”，下同）性等施工方面的重点控制环节，摸索出了一整套大型异型舱体粘接工艺。     

Zn(MAA)_2和Mg(MAA)_2用量对绝热层与金属粘接性能的影响

将Zn(MAA)2和Mg(MAA)2分别添加到EPDM/NBR橡胶中,制成强粘接型柔性绝热层材料,分别研究了其各自用量对绝热层材料与45#钢之间粘合性能的影响.结果显示,即使不使用任何表面粘合剂,向EPDM/NBR橡胶中添加少量Zn(MAA)2或Mg(MAA)2后,均能显著提高绝热层与45#钢之间的粘接强度;但随着Zn(MAA)2用量增加,绝热层材料与金属的扯离强度先增加后急剧降低,当Zn(MAA)2用量为2 phr时,粘接强度达最佳值,扯离试样的破坏方式主要为界面破坏;而随着Mg(MAA)2用量增加,绝热层与45#钢之间的粘接强度不断增大,且均大于添加相同量Zn(MAA)2时的强度,粘接试样的破坏形式均为橡胶本体破坏,当Mg(MAA)2用量为2～7 phr时,粘接强度均高于4.58 MPa.     

NEPE推进剂/衬层界面研究进展

装药界面是固体火箭发动机故障高发部位。NEPE固体推进剂活性组分多,界面化学物理过程复杂,装药界面粘接问题更加突出。重点开展了界面结构表征、界面粘接与老化失效机理两个方面的研究,发现NEPE推进剂/衬层界面区域在微观尺度上存在多层次结构,推进剂一侧形成40~80μm的HMX及其键合剂富集区,衬层HTPB粘合剂向NEPE推进剂方向扩散,在物理分界衬层侧形成粘合剂基体富集层。系统分析了影响界面粘接的主要因素,确定了影响界面粘接的主反应,阐明了两个主反应的竞争关系。揭示了界面粘接的主要副反应,即工艺助剂YS与固化剂的反应。发现了NEPE推进剂/衬层粘接界面老化降解的关键化学过程,界面老化降解主要发生在PEG与N100反应形成的氨基甲酸酯结构的C—O键,氮氧化物的残余含量决定老化反应的速率。     

ARALL层板分层破坏的研究

本文通过ＷＴＤＣＢ方法研究了胶粘剂韧性对ＡＲＡＬＬ层板Ⅰ型断裂破坏行为的影响，并对其裂纹扩展速率进行了计算及预测。结果表明，层板的Ⅰ型断裂均为多重混合型破坏，主要发生于芳纶／胶粘剂区域。铝／胶粘剂界面是强界面。改善胶粘剂与芳纶的界面粘合状况、提高胶粘剂的韧性是提高ＡＲＡＬＬ层板层间性能的有效途径。     

NEPE推进剂/衬层粘接界面XPS表征

运用XPS分析手段表征了NEPE推进剂/衬层粘接界面的化学组成和老化历程,通过研究界面区的化学组成及分布,得出了界面区各位置及老化前后主要组分的变化;探讨了界面老化过程中元素结合能变化与老化失效的关系,认为界面区域中结合能是286～287 eV的羟基和结合能是401～402 eV的N活性基团的含量降低,以及硝基的分解是粘接界面失效的主要原因.     

铜/钢/铜纳米多层复合板制备

本文将预先进行过表面处理的H62黄铜与Q235钢叠合进行轧制复合,整体压下量71%,制备出0.9mm厚的铜/钢/铜复合板。轧制过程中,铜、铁原子在复合界面处发生了互扩散,互扩散范围约10um。对其进行反复弯曲测试,结果表明复合板轧制复合效果良好。     

火箭发动机胶接质量检测的兰姆波能量分布研究

用兰姆波可对固体火箭发动机进行胶接质量的检测,但需要对其模式进行选择。通过研究兰姆波在固体发动机钢壳体内纵波与横波成分的能量分布情况,从理论上分析和预测了不同模式对检测特定界面缺陷的能力和灵敏度,并通过S0和S1两种检测模式的试验研究,验证了理论分析的正确性。结果表明,可根据兰姆波的能量分布变化特性和实际检测要求,选择最合适的模式进行检测,从而达到提高界面缺陷检测灵敏度的目的。     

耐蚀软磁合金1J116与奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti焊接工艺研究

通过分析耐蚀软磁合金1J116与奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti的物理性能、化学性能、化学成分及微观组织,探究了两种钢的可焊性。分析了某型号液体火箭发动机用冷气关断阀外壳体部件的结构,合理地设计了定位工装和散热工装。通过舍弗勒组织图分析了焊接参数对焊缝组织及性能的影响,制定了合理的焊接工艺。通过应力与变形机理分析,设计了合理的焊接顺序。经以上工艺攻关,成功焊接了一批产品,经外观检验和氦质谱检漏试验,焊接合格率达到100%。     

固体火箭发动机壳体/绝热层界面缺陷的声-超声检测

为了对固体火箭发动机钢壳体/绝热层界面缺陷进行有效检测,基于HSD4超声波发射/接收卡,构建了声-超声实验系统.对具有圆底孔和脱粘缺陷的钢壳体/绝热层试件进行了检测,检测信号分别采用了权振铃应力波因子方法和驻波共振模型进行分析.实验实现了对缺陷的有效检出,并可对圆底孔缺陷大小作定性评估和脱粘缺陷的定位.实验结果表明,声-超声实验系统对界面缺陷的检测是有效的.     

固体火箭发动机预固化技术及其应用

依据HTPB复合推进剂界面特性 ,提出改变固化反应温度与时间来调节交联程度 ,使系统的官能团逐步进行化学反应 ,形成化学键和氢键 ,改善了生成物的力学性能。论述了预固化技术和粘接模型。将其应用于固体发动机推进剂 衬层界面粘接、发动机装药成型和推进剂药柱修补技术 ,经地面热试车和飞行考核 ,以及试件的十年储存试验考核 ,性能可靠 ,满足设计要求     

发动机镀镉螺栓连接件的失效分析

对一种固体发动机安全机构上的螺栓连接失效件断口进行了扫描电子显微镜、金相组织、化学成分和Ｘ射线微区元素分析。基本朝该螺栓件失效断裂原因，由于钢制螺镀之后，低熔点金属镉从螺纹根部缺陷处渗入到基体内部引起晶界脆化，在应力的作用睛导致螺栓件失效断裂。     

HTPB/TDI衬层与NEPE推进剂的界面反应机理

采用富立叶变换红外光谱(FTIR)和全反射红外光谱(FTIR/ATR),研究了半固化的HTPB/TDI衬层表面的活性基团以及不同的—NCO基团与不同羟基的反应速率。结果表明,半固化的HTPB/TDI衬层表面含有大量的—NCO基团;HTPB/TDI衬层和NEPE推进剂粘合剂相的—NCO基与—OH的交叉反应速度较NEPE推进剂的固化反应速度快得多。HTPB/TDI衬层与NEPE推进剂界面的化学反应机理是粘合剂相中—OH基和—NCO基的交叉反应,其中衬层中TDI分子的—NCO基与PEG分子的—OH基的反应速度稍快于NEPE推进剂中N100分子的—NCO基与HTPB分子的—OH基的反应;在界面区域,HTPB/TDI衬层与NEPE推进剂通过氨基甲酸酯键形成化学粘接。     

柔性无卤含磷体系EPDM绝热层在固体火箭发动机中的应用

介绍了所研制的柔性无卤含磷体系EPDM绝热层在某固体火箭发动机中的应用,包括绝热层的主要性能指标,绝热层与推进剂的化学相容性,绝热层界面粘接性能;绝热层模压制件工艺实验结果及绝热层在地面静止试验发动机上的试验情况,实验结果表明,该绝热层密度低、烧蚀性能和成型工艺性良好,并且环保、特征信号低完全满足某固体火箭发动机的绝热问题。