改进碳-碳工艺结构对提高雨蚀性能的效果(译编)

碳-碳复合材料,已是当前公认最好的再入防热材料。碳-碳材料的工程应用,也已日趋成熟,已成功地用于美国民兵Ⅲ洲际导弹弹头。现在人们普遍关心的是:在存在粒子侵蚀的再入环境下,碳-碳材料是否仍能胜任?从改进碳-碳工艺结构着手,提高碳-碳材料的抗侵蚀性能到底有多大潜力?     

四种防热材料的烧蚀侵蚀试验研究

主要研究了2．5D高硅／粉醛、短纤维模压高硅／酚醛、斜缠高硅／酚醛、三向碳／碳等四种材料的驻点烧蚀侵蚀性能。结果表明在燃气流中粒子含量、速度、粒子种类对材料驻点烧蚀侵蚀有非常大的影响，在烧蚀侵蚀过程中，粒子的侵蚀起主要作用。     

碳/酚醛材料的粒子侵蚀

引用均质材料的冲蚀疲劳理论，研究了碳／酚醛材料应用在固体火箭发动机喉衬情况下的侵蚀特性；分别对无碳化层和有碳化层两种状态进行了分析和计算。综合热化学烧蚀计算与实验对比，得到粒子冲蚀的定性定量结果。     

防热材料侵蚀试验结果和形貌分析

该文简要介绍几种防热材料,包括难熔金属类、石墨类、碳-碳复合材料、增强塑料及补强陶瓷,在含熔融氧化铝粒子喷流中的烧蚀-侵蚀实验结果。文中对实验材料的抗侵蚀性能作了初步评价,并对侵蚀后的微观形貌作了分析。     

碳-酚醛材料的温度场及烧蚀研究

本文研究了碳-酚醛材料在固体火箭发动机喷管中的烧蚀机理及性能.阐述了烧蚀过程中化学反应、粒子侵蚀及剪切力作用三方面的影响,并进行了计算.计算与实验结果比较,得到了综合考虑化学、机械两方面因素的烧蚀计算经验式.     

喉衬热环境与碳/碳复合材料的烧蚀

在分析固体火箭发动机喷管喉衬热环境与碳/碳复合材料烧蚀行为的基础上，从材料的角度讨论了影响碳/碳复合材料烧蚀性能的因素。结果表明：碳/碳复合材料的烧蚀是受喉衬复杂燃气环境众多因素共同作用的结果，主要的烧蚀效应有碳的升华、表面异相化学反应以及机械侵蚀；影响碳／碳复合材料烧蚀性能的材料本体特性有纤维特性、预制件结构、材料密度、孔隙、基体碳的种类、石墨化度、杂质，其中部分因素存在交互影响的作用。     

多向碳/碳复合材料的研究和发展

多向碳/碳复合材料是以多向织物为增强剂,沥青碳、树脂碳、沉积碳为基体复合而成的材料。三向正交结构是多向结构的最简单形式。这种材料的强度极限、断裂应变、烧蚀性能和整体破坏性能比石墨和二向碳/碳材料都高,因此美国首先将其用作MK-12A导弹的端头材料。细编穿刺结构是三向正交结构的改型,和三向正交结构相比细编穿刺结构具有更小的烧蚀量和更好的烧蚀外形,另外通过穿刺过程加入一定的粒子组分从而提高了抗侵蚀性     

轴棒法编织C/C复合材料的超声速火焰烧蚀性能

为了研究轴棒法编织、高压浸渍-碳化致密工艺(HPIC)及高温处理工艺制成的高密度的碳/碳(C/C)复合材料在火箭发动机中的烧蚀性能,使用气氧和煤油超声速(HVO)火焰对复合材料进行含铝工况烧蚀/侵蚀实验,烧蚀时间为30s;对比研究了复合材料在有、无含铝粒子侵蚀时烧蚀性能的差别;分别用扫描电镜、微CT和表面能谱分析了不同工况烧蚀表面的形貌和成分。结果表明,在不同的烧蚀工况下,材料的表面粗糙度不同,微观形貌和烧蚀率也有很大差异;复合材料在无粒子侵蚀工况下的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.0318mm/s和0.0319g/s,烧蚀表面呈竹笋状和毛絮状,热化学烧蚀起主导作用;有粒子侵蚀时的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.0516mm/s和0.0353g/s,烧蚀表面呈钝竹笋状,纤维从根部断裂,热化学烧蚀和机械剥蚀同时起作用;在纤维和基体表面有Al2O3粒子沉积;含铝烧蚀/侵蚀的线烧蚀率是不含铝烧蚀的1.6倍,质量烧蚀率的1.1倍。在烧蚀区的内部,基体碳受热后开裂,而碳纤维与基体碳间的界面相受热后无明显变化。     

固体火箭发动机碳基材料喷管机械侵蚀特性

为研究碳基材料喷管的机械侵蚀特性,基于两相流理论和经验公式,考虑液滴的蒸发与反应,建立了二维轴对称碳基材料喷管机械侵蚀计算模型.针对15-lb BATES发动机喷管进行了机械侵蚀计算,研究了液滴轨迹、机械侵蚀情况的分布规律,以及推进剂中Al质量分数和燃烧室压强对机械侵蚀的影响.结果表明:机械侵蚀率计算最大值为55μm/s,在实验结果范围内.Al/Al₂O₃混合液滴是机械侵蚀的主要因素,Al液滴由于蒸发氧化而不对壁面造成碰撞.机械侵蚀发生在喷管收敛段,峰值位于喉部上游入口处,喉部和扩张段无机械侵蚀现象.推进剂中Al质量分数增加对机械侵蚀率无显著规律性影响.机械侵蚀率随燃烧室压强的增加呈超线性增长.      

CVD碳毡/碳复合材料的多相微观结构和缺陷的研究

碳/碳复台材料是一种新型的高温材料,在发展航空和航天等尖端技术方面它具有重要的意义。采用不同复合工艺制得的碳/碳复合材料的机械性能和烧蚀性能与复合工艺过程所形成的聚合物碳多相微观结构和缺陷特征有密切的关系。我们曾总结了用电子显微镜研究浸渍法所得3DCC复合材料的多相微观结构和缺陷特征。对化学气相沉积法(CVD)碳毡/碳复合材料的形态结构的研究,过去人们多数是采用光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM),但对CVD碳毡/     

三向碳-碳复合材料的微观结构

碳-碳复合材料是指用碳纤维或其织物作增强剂,以沉积碳或浸渍碳作基体制成的复合材料。碳-碳材料的性能与它的微观结构有密切的关系。揭示材料微观结构组成的常用方法有偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜观察。偏光显微镜观察可以了解材料的微观结构概貌,也可以利用偏光下晶体的光学特性(消光现象)看到不同晶相的组成。但是,一般光学显微镜放大倍数较小(1500倍以下),有些结构     

激光-感应复合加热法制备碳包覆纳米铝粉

为了探索固体火箭推进剂的新型燃烧剂,采用激光-感应复合加热法在CH4气和Ar气的气氛下制备了碳包覆铝纳米粒子。对这种纳米粒子进行了X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)的物相、形貌和结构分析,结果表明,该纳米粒子具有明显的核壳结构。差热分析(DTA)表明了碳包覆纳米铝粉在氧气氛中540℃左右剧烈氧化。简要讨论了碳包覆铝纳米颗粒的形成过程,即碳原子没有溶解在纳米铝颗粒内部,而是在铝颗粒的表面成核长大。     

碳-碳材料抗氧化涂层

碳-碳和石墨等碳基材料具有重量轻,高温(1200—1800℃)机械性能好,抗热震等优点,但当温度高于480℃时,这些材料在空气中会很快发生氧化,所以必须涂覆抗氧化涂层。大多数抗氧化涂层采用化学气相沉积(CVD)工艺制得,因此,为了得到抗氧化的碳化硅表面层,必须有专门的沉积设备。     

国外头部防热材料研制动向和碳—碳材料研究近况

美国战略核武器“民兵—Ⅲ”拟用MK12A取代MK12,MK12A头部防热材料是碳—碳复合材料。美国海军“三叉戟”的机动弹头MK500,也很可能系采用碳—碳材料作为头部防热材料。美国陆军认为反弹道导弹鼻锥经受极为苛刻严历的条件,碳—碳材料是可能满足这些条件的唯一材料。从1958年发现碳—碳材料以来,它的研制和应用已经经历了三个阶段,取得了极大进展。第一代碳—碳材料系三向正交细编碳—碳材料,增强剂大多采用高模石墨纤维,纤维排列推荐2—2—1和2—2—3,复合工艺发展趋向是先用化学气相沉积,然后浸渍、碳化、石墨化,浸渍剂趋向于用沥青。三向正交细编碳—碳材料已经克服了过去碳—碳材料所存在的严重各向异性问题。与七十年代初期3DMod3相比,机械性能与烧蚀性能等都有了显著提高与改进。     

标准工艺制造的三向碳-碳材料电弧加热器测试数据的相关关系

本文报导了在麦克唐纳·道格拉斯研究试验室(MDRL)的高冲击压力试验设备(HIP)上,以及在空军赖特航空试验室(AFWAL)的再入端头帽试验设备(RENT)上,所得到的再入飞行器(RV)端头帽烧蚀数据间相关关系的一份研究成果。这份研究成果,只限于产生紊流、稳态后退率的环境条件下所试验的特定的碳-碳端头帽材料。所报导的相关公式是根据收集的文献资料和补充试验所得到的56个数据点求得的。研究了诸如模型的尺寸和几何形状,材料的可变参数(化学气相沉积 CVD、体积密度、开孔率、层间距)、设备上喷管的出口直径、马赫数、平均焓值和中心线焓值以及驻点压力等参数的影响。两种电弧加热器使用同一喷管出口直径、模型直径、中心线焓值和模型的驻点压力,所得到的端头帽后退率相关式误差在±7%。     

X射线衍射全谱拟合法测定碳/碳复合材料的点阵常数

利用X射线衍射仪,采用全谱拟含的方法,测定三种不同碳材料的点阵常数、石墨化度及微晶参数,测得三种碳材料(每个样品重复5次试验)六方晶系的a的标准偏差小于2.0×10~(-3),c的标准偏差小于1.4×10~(-3),石墨化度(g)的标准偏差小于1.5,微晶参数(L_(c002))的标准偏差小于0.5,是一种有效的测试碳材料晶体参数的方法.     

前苏联碳／碳复合材料的开发与应用研究

前苏联碳／碳复合材料的开发与应用研究胡连成（航天工业总公司７０３所１０００７６）１碳／碳复合材料碳／碳复合材料是以高性能碳纤维编织物或以碳纤维棒作增强骨架，以沉积碳或浸渍碳或以沉积碳、浸渍碳作基体的防热复合材料，称为多向碳／碳防热材料。它综合了碳布材...     

粒子侵蚀问题的研究

固体火箭发动机排出的高温、高速燃气对热防护材料有很大的侵蚀作用,特别是燃气中的氧化铝粒子对材料的侵蚀起主要作用。为此,本文对粒子侵蚀问题做了理论分析和实验研究;提供了一个用以计算粒子侵蚀速度的方法和公式。最后的算例表明,此方法可行,并具有足够的精度。     

瀝青浸漬法制备三向增强的碳—碳复合材料的初步研究

一、引言石墨类材料具有优异的烧蚀性能,因此在研究高性能鼻锥材料时受到了很大的重视。但是块状石墨有一些缺点限制了它的应用,主要是:(1)机械强度不够高,(2)耐热震性较差,(3)不易做成所需尺寸的部件。用碳纤维来增强石墨,构成所谓“碳—碳复合材料”,是克服上述缺点的有效途径。制备碳—碳复合材料的工艺方法主要有     

防热复合材料抗粒子侵蚀特性研究

研究了含钨Ｃ／Ｃ复合材料、细编穿刺Ｃ／Ｃ复合材料等防热材料抗粒子侵蚀性能及其形貌特征。针对试验结果,探讨了目前侵蚀性能试验存在的问题。指出不同种类的防热复合材料在不同试验条件下表现出不同的抗粒子侵蚀机理和形貌特征,以侵蚀系数Ｃｎ值表征不同防热材料抗粒子侵蚀能力的大小具有不直观性。