涡轮泵机械密封泄漏机理分析及试验验证

针对某液体火箭发动机涡轮泵试车过程中机械密封故障进行了分析,研究了机械密封泄漏机理。通过N2O4介质运转试验,从石墨材料物理性能和组织结构两个方面分析了机械密封泄漏原因,试验证明石墨材料的导热性、动环材料的导热性对密封性能起着关键作用。     

影响石墨材料浸泡N2O4后密封性的研究分析

为验证石墨材料与N2O4介质的相容性,对4种不同石墨材料进行了N2O4介质浸泡试验。针对试验结果,从石墨材料气孔率、浸渍树脂、石墨基材、石墨元素分析及石墨微观结构等方面,研究分析了石墨材料介质浸泡后影响其密封性能的原因。分析认为石墨杂质和微观组织结构对石墨材料耐N2O4介质有重要影响。     

石墨渗铜喉衬材料的微观结构与抗热震性能

采用粗粒级高强石墨加压渗铜工艺，制备了石墨渗铜(CIG：copper-impregnated graphite)喉衬材料。对其微观结构与抗热震性能的关系进行了研究。结果表明，由于渗铜提高了原石墨的热导率及整体增韧的综合效果，使石墨渗铜材料比通用的5种石墨材料具有更好的抗热震性能，更好地适应了小型高性能战术导弹、航天飞行器高压强大流量SRM对喉衬材料的要求。     

用X射线衍射法研究碳纤维的微观结构

具有高比强、高比模的碳纤维是各种高级复合材料的主要原料,广泛用于宇航,航空、原子、化工、机械等工业。碳纤维的物理、化学、机械性能与其显微结构间有着密切的内在联系。研究和测定碳纤维的显微结构单元——微晶的尺寸、组织和状态,不论对改进工艺、提高产品质量,还是在复合材料的研制和应用上都有重要意义。x射线衍射技术是研究物质微观结构状态的最有力手段。本文概括地介绍了用x射线衍射法测定碳纤维微晶尺寸和组态参数的方法。提出了有序度的新概念。对国产的三种原丝工艺和三种预氧化工艺制成的碳纤维进行了试验和分析对比,并就国内外三种不同原料制成的石墨纤维做了研究。试验证明该法是合理的、有效的,并可推广用于一般碳素材料及碳的复合材料。     

石墨/AlSi耗散防热材料喉衬烧蚀试验研究

为提高石墨的耐烧蚀性能,利用压力浸渗方法将AlSi合金渗入石墨孔隙中获得石墨/AlSi耗散防热复合材料。利用小型烧蚀实验发动机开展了不同推进剂和压强工况下石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬和C/C喉衬的对比烧蚀试验研究,总结了推进剂铝含量、燃烧室压强对相对烧蚀性能影响,并分析石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理。结果表明,石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬线烧蚀率低于相同状态下C/C材料喉衬的线烧蚀率,其中在铝质量含量5%、压强12.5 MPa工况中石墨/AlSi喉衬线烧蚀率降低92%。分析认为石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理主要为:石墨孔隙内的AlSi合金通过熔化和气化相变吸收热量,降低了石墨基体的热负载;AlSi合金的熔化后在表面形成的液态膜阻碍了燃气中氧化性成分向石墨基体中的扩散;合金气化产生的Al、Si蒸气在引射作用下注入边界层,与边界层中氧化组分发生反应,降低其中的氧化组分浓度;AlSi合金氧化后形成的Al_2O_3-SiO_2玻璃态熔融层减弱燃气对喉衬机械剥蚀作用。最终石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬表现出优异的抗烧蚀性能。     

石墨渗铜喉衬材料烧蚀机理分析

通过研究石墨渗铜材料的微观结构和石墨渗铜喉衬的热传导测试结果,以及石墨渗铜与发动机高温燃气的化学反应,得出了石墨渗铜喉衬的烧蚀机理。结果表明．在石墨渗铜材料发动机喉衬烧蚀过程中仅能出现铜的相变和表面液态铜流失及石墨基材本身的热化学烧蚀和机械剥蚀。而不能出现铜蒸气的自发汗现象．且铜元素不与燃气发生反应。在此基础上提出了适用于石墨渗铜喉衬稳态烧蚀速率怙算的公式。     

(石墨+纳米SiC_p)/Cu基复合材料的制备及性能研究

采用粉末冶金法制备(Gr+纳米SiCp)/Cu基复合材料,研究了不同球磨时间和球磨转速对球磨效果的影响,得到最佳球磨时间和速度为8小时和300r/min。球磨后在1143K和200MPa下采用热压烧结法处理2h,然后在1143K下进行热挤压,挤压比16∶1。采用SEM和TEM研究了不同石墨含量烧结态和挤压态复合材料的微观组织,测试了不同石墨含量的热挤压态复合材料的抗压强度。     

可剥性漆面保护涂料的研制

对漆面可剥保护涂料进行了较全面的研究和论述。漆面可剥保护涂料解决了其它保护涂料成分和施工工艺对漆面性能的影响，具有较好的三防性能，并提高了膜的机械防护性，大大减少了使用过程中的外界因素，特别是机械外力对漆面的影响。     

发射箱导轨用石墨填充碳/酚醛复合材料研究

采用石墨填充碳/酚醛模压复合材料技术成形导轨面材料,通过试验,研究和分析了材料各组分对材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,在石墨含量为10%,碳纤维含量为30%时,石墨、碳纤维填充酚醛树脂复合材料的摩擦磨损性能、烧蚀性能较好,且摩擦系数低,适于用作导轨表面材料。     

Kevlar-49表面金属化工艺研究

通过对Kevlar-49进行化学镀铜处理,在保证机械强度的情况下,改变物理性能,使其达到较好的导电、导热性能,满足设计和工艺要求。     

高温处理对T300级炭纤维结构及性能的影响

为了研究炭纤维在复合材料数次高温处理过程中的性能变化,选取1种国产和1种进口T300级炭纤维,进行3次2 500℃高温处理,研究了高温处理及处理次数对纤维微观形貌、线密度、晶格参数及灰分含量等性能的影响,讨论了不同的高温处理次数对不同纤维及不同性能的影响.实验结果表明,2种炭纤维的各项性能在3次高温热处理中的变化趋势相...     

空间微小颗粒对卫星光学器件的污染研究

空间微小颗粒以低于临界黏附速度撞击卫星光学镜头时会附着在其表面,当大量的微粒黏附在卫星镜头上时会影响镜头的探测性能。精确计算临界黏附速度及找出影响临界黏附速度的因素对研究空间污染效率有着重要意义。在简化的EA模型的基础上,文章仿真分析了铜和石墨微粒撞击卫星镜头过程中的黏附力和临界黏附速度。结果表明:镜头表面粗糙度修正系数CR是影响黏附力和临界黏附速度的重要参数;在相同条件下,虽然石墨微粒受到的最大黏附力比铜微粒的小,但石墨微粒的临界黏附速度比铜微粒的高,说明石墨微粒更有可能黏附于镜头表面。     

糠酮树脂炭及其炭/炭复合材料微观结构与性能研究

通过浸渍/炭化(PIC)工艺制备了糠酮树脂炭块及糠酮树脂基炭/炭复合材料,对其密度分布、力学和热物理性能及微观结构高温演变过程进行了分析研究。结果表明,制备的糠酮树脂炭块及其炭/炭复合材料密度分布较为均匀,其压缩强度分别为33.9、99.4 MPa,室温~1 000℃时平均线膨胀系数分别为3.91×10-6、1.69×10-6K-1;当热处理温度达到2 100℃左右时,Lc值开始大幅度增长,标志着无定形碳向石墨晶体结构转变。在整个热处理过程中,炭/炭材料石墨微晶尺寸增长幅度比纯树脂炭的大,树脂炭块的显微结构为一种高孔隙度的炭结构,但在炭/炭复合材料中树脂炭与纤维之间界面结合良好。     

不同取向条件下丁羟复合固体推进剂力学特性探索

采用单轴拉伸、双轴拉伸、三维光学、静态热机械分析(TMA)、动态热机械分析(DMA)等实验方法,研究了推进剂方坯药不同方向(沿浇注方向和垂直于浇注方向)上物理性能的差异性。结果表明:推进剂不同取样方向上的物理性能存在一定的差异。分析认为:在浇注过程中,一方面,受取向力作用的影响,浇注方向高分子链排列更加整齐,另一方面,非球形的固体填料颗粒产生取向,导致浇注方向固体填料颗粒排列更加紧密,空隙更小。对于推进剂力学性能的研究,应根据实际使用的状态选择相应的取样方向,这样测试获得的数据才更为准确、可靠,对实际使用才更具指导价值。     

空间辐射对增韧环氧石墨复合材料尺寸稳定性的影响

本文讨论了模拟空间辐射环境对用弹性体增韧环氧石墨复合材料尺寸稳定性的影响。描述了该材料受辐照后(剂量相当于在地球同步轨道上6个月到30年受到的辐照剂量)的响应特性。其结果显示,辐照与环氧基体的相互作用使得复合材料在相当低的总剂量(10~7rads)下即发生脆化。在热交变期间,材料脆化导致热膨胀性能的变化并产生大量的层合板微裂纹。这些性能的变化,限制了这些材料在某些空间飞行器上的使用寿命。     

多层隔热材料热物性参数工程计算方法

有效发射率、有效太阳吸收比和当量热导率等多层隔热材料热物性参数的正确确定是进行航天器热分析和热设计的基础。对多层隔热材料的这些热物性参数的工程计算方法进行了介绍,通过计算分析获得了不同条件下这些热物性参数的定量值,可为航天器热控设计提供参考。     

国内外石墨换热器的发展与分析

简要介绍了国内外石墨换热器发展的基本情况,综述了制造换热器用不透性石墨材科的物理、化学性能,研究分析了石墨换热器的生产工艺技术及其特点,阐述了当前改善石墨换热器整机性能的措施与方法,指出了国内外石墨换热器的发展趋势。     

粒度和形貌及粒度分布对RDX安全和热分解性能的影响

采用溶剂/非溶剂法和筛分法,通过控制搅拌速度及溶剂与非溶剂温度差,制备了不同粒度、形貌和粒度分布的RDX粉末。利用激光粒度仪、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行了相应表征;利用撞击和摩擦感度试验、慢烤试验及DSC测试分别研究了不同粒度、形貌及粒度分布的RDX样品的安全性能和热分解特性。研究结果表明,粒度、形貌及粒度分布是影响RDX安全和热分解性能的重要因素。随着粒度的减小,RDX的机械和热感度显著降低。另外,窄粒度分布的RDX样品普遍具有更低的机械感度,而宽粒度分布的RDX样品通常具有更好的热稳定性。     

1420铝锂合金板材铆接工艺探索

文摘研究了不同铆接工艺(锤击铆、压铆)对1420铝锂合金性能的影响,观察了1420铝锂合金板材在不同破坏模式下微观组织形貌。结果表明,采用压铆工艺较适合1420铝锂合金板材的铆接。     

星际航天服新型防热材料研究

本研究的对象是柔性纤维骨架的气凝胶复合材料，研究目的是开发未来月球火星航天服的防热材料。在高、低真空状态下，骨架纤维硅气凝胶复合材料（FSACF）的高柔性和良好的防热属性使之成为未来航天服最有可能使用的候选防热材料。本文首先介绍了保持热性能的情况下这些气凝胶复合材料的耐久性（机械循环测试）研究。研究显示，在25万次机械弯曲循环测试之后，其中一些气凝胶材料保持了大部分防热性能。本文也调查了将这些柔性气凝胶复合材料整合入目前航天服部件中的问题。对不同类型气凝胶航天服部件方案进行热传导性评估，以确定在月球和火星环境下，可能具有最佳总热性能的防热敷层概念。还讨论了应用这些气凝胶材料，减轻硅材料受灰尘污染问题的潜在解决方案。