Pe 16 ianuarie 2020, compania noastră a făcut noi descoperiri în producția de materiale militare noi, ceramice speciale, inclusiv superaliaje, fibre de carbon și materiale ceramice speciale. Materialele ceramice speciale au avantaje uriașe în comparație cu materialele convenționale: densitatea sa este de numai 1/4 până la 1/3 din aliajul metalic de înaltă temperatură, rezistență ridicată, rezistență la uzură, are o bună rezistență la temperaturi înalte, rezistență la fluaj la temperaturi ridicate, poate fi aplicată în aviație, domeniul militar și industrial, în special în piesele hot end motor aerospațial au avantaje. 1) domeniul motoarelor aero: este materialul ideal pentru dezvoltarea motorului aero cu raport mare tracțiune-greutate, care este de așteptat să înlocuiască superaliaj; 2) Câmp aerospațial: poate fi utilizat pentru piesele structurale termice ale motorului rachetă, sistemul de protecție termică a aeronavei etc.; 3) Industria auto: îmbunătățirea performanței vehiculului și reducerea greutății corporale; 4) Energie nucleară: poate fi utilizată pentru componente nucleare de înaltă temperatură și materiale de placare a combustibilului nuclear; 5) Arme: pentru țeava.
Folosit pentru a îmbunătăți eficiența motoarelor cu turbină
Ceramica are rezistență la temperaturi ridicate, iar compozitele cu matrice ceramică și acoperirile ceramice cu barieră termică pot fi utilizate pentru a crește eficiența motoarelor cu turbină. Ceramica poate funcționa la temperaturi de peste 1100 de grade C, cu o răcire mică sau deloc, iar compozitele cu matrice ceramică sunt cu 30 până la 50 la sută mai ușoare decât aliajele metalice utilizate în prezent. Când atât căptușeala compozită a arzătorului, cât și paletele turbinei sunt acoperite cu ceramică, temperatura de funcționare poate fi crescută la 1650 de grade C și componentele pot fi protejate în mediul de ardere. Acoperirile ceramice multicomponente pe baza de oxid de hafniu au fost testate continuu timp de 300 de ore la 1650 de grade.
Folosit pentru motorul de aeronave și discul de frână a aeronavei
Pentru motoarele aeriene, creșterea temperaturii gazului din față a turbinei este principala modalitate tehnică de a crește tracțiunea motorului. Cu toate acestea, temperatura actuală a gazului din fața turbinei s-a apropiat treptat de punctul de topire al superaliajului în sine și există puțin spațiu pentru creșterea temperaturii. Prin urmare, sunt necesare materiale alternative. Compozitele cu matrice ceramică au rezistență ridicată la temperatură și pot fi utilizate pentru componente hot-end. Rezultatele arată că compozitele cu matrice ceramică pot crește temperatura gazului din fața turbinei cu mai mult de 300K. În același timp, densitatea materialului compozit cu matrice ceramică este mică, ceea ce conduce la reducerea greutății motorului. Pe măsură ce industria aviației civile continuă să urmărească o mai mare eficiență a combustibilului, GE se așteaptă ca utilizarea compozitelor cu matrice ceramică în aviație să crească de zece ori în următorul deceniu. În comparație cu generația anterioară de disc de frână din carbon ceramic, coeficientul de frecare static este crescut de 1-2 ori, atenuarea performanței frecării umede este redusă cu mai mult de 60%, rata de uzură este redusă cu mai mult de 50% și durata de viață este mărită de 1-2 ori. Ciclul de producție este redus cu 2/3, costul de producție este redus cu 1/3, consumul de energie este redus cu 2/3, iar performanța costurilor este crescută de 2-3 ori. În prezent, este singurul material găsit în lume care nu poate atenua proprietățile fizice în mediul cu temperatură ridicată de 1500 de grade. După promovare și aplicare, poate economisi aproximativ 300 de milioane de yuani pentru costul aeronavelor civile din China în fiecare an.
Pentru componentele structurii termice ale motorului rachetă
Compozitele cu matrice ceramică pot fi utilizate în motoarele de rachetă. Compozitul cu matrice ceramică este un material de structură termică ideal pentru motorul rachetă lichid datorită rezistenței sale ridicate la șocuri termice, stabilității chimice ridicate la propulsorul lichid, rezistenței la temperaturi ridicate în comparație cu materialele metalice și rezistenței ridicate la fluaj.
Materiale de protecție termică pentru vehicule spațiale și rachete
În timpul procesului de intrare a navei spațiale în atmosferă, temperatura conului nasului și a marginii anterioare a aripii navei spațiale este de până la 1650 de grade datorită încălzirii aerodinamice puternice. Sistemul de protecție termică este una dintre tehnologiile cheie ale navelor spațiale. Proiectarea sistemului de protecție termică de prima generație se bazează pe ideea separării degajării de căldură de structură, adică adăugarea unui sistem de eliberare a căldurii în afara structurii de răcire. Dezvoltarea compozitelor C/SiC a integrat structura de transport și degajarea de căldură a aeronavelor. Mai ales după accidentul cauzat de defecțiunea sistemului de protecție termică din Columbia, compozitul cu matrice ceramică C/SiC a atras mai multă atenție. Componentele materialelor structurale termice includ conuri de nas, aripioare de ghidare, aripi și plăci de acoperire ale navetelor spațiale și rachetelor.
Materialul de izolație poroasă ceramică are o distribuție uniformă a porilor, porozitate ridicată, densitate de volum mică, cu o suprafață specifică dezvoltată și performanță unică, în comparație cu structura metalică de protecție termică, coeficientul de dilatare termică a plăcilor poroase ceramice de izolație este scăzut, chiar dacă diferența de temperatură este mare, nu va produce un stres termic mare și deformare a materialului. În același timp, deoarece cu cât densitatea stratului de scut termic este mai mică, cu atât eficiența stratului de scut termic este mai mare și masa este mai mică, densitatea scăzută a plăcilor de izolație poroasă ceramică poate aduce o mai bună manevrabilitate aeronavei, crește mai mult sarcină utilă și să reziste la temperaturi mai ridicate. În comparație cu structurile flexibile de protecție termică, plăcile de izolație poroasă ceramică pot rezista la un flux termic mai mare, pot rezista la o anumită sarcină și pot menține forma aerodinamică a aeronavei neschimbată. Pe baza avantajelor de mai sus, structura de protecție termică a plăcilor de izolație poroasă ceramică a fost utilizată pe scară largă în vehiculele de lansare reutilizabile, ocupând cea mai mare parte a sistemului de protecție termică al navelor spațiale. În funcție de structura internă a materialului, materialele ceramice poroase de izolare pot fi împărțite în materiale de izolație din fibre ceramice și materiale de izolare a porilor ceramici. Unele elicoptere militare sunt echipate cu sisteme de blindaje ceramice, inclusiv scaune de blindaj ceramice, componente ceramice și sisteme de panouri ceramice. În plus, compozitele cu matrice ceramică sunt folosite și în vehiculele blindate de luptă ale Armatei, cum ar fi vehiculul blindat mediu Stryker.
Folosit în sisteme optice, cum ar fi oglinzile de satelit
Materialele ceramice sunt transparente pentru anumite tipuri de energie, cum ar fi lumina sau alte forme similare, astfel încât ceramica poate fi utilizată în domurile cu infraroșu, protecția senzorilor și ferestrele multi-spectrale. Pe lângă proprietățile optice, materialele ceramice avansate au rezistența la uzură, rezistența ridicată și stabilitatea termică dorite de aceste dispozitive. Cerințele de performanță ale materialelor oglinzilor satelitare sunt densitate scăzută, rigiditate specifică mare, coeficient scăzut de dilatare termică CTE, conductivitate termică ridicată și rezistență și duritate corespunzătoare, capacitatea de proiectare etc. Procesarea oglinzilor din sticlă și oglinzilor metalice în oglinzi mari și luminoase are anumite limitări. Prin urmare, oglinda compozită C/SiC este studiată în țară și în străinătate, materialul compozit are densitate scăzută, rigiditate ridicată, coeficient mic de dilatare termică la temperaturi scăzute și conductivitate termică bună, proprietățile termice și mecanice sunt ideale și poate obține o suprafață excelentă. lustruirea, este un material ideal pentru oglinda satelit. Statele Unite, Rusia, Germania, Canada etc., folosind material compozit de carbură de siliciu armat cu fibră de carbon (Cf/SiC) preparat
Oglinda de inalta performanta
Un material ceramic din sticlă cu proprietăți speciale este utilizat în obuzele de artilerie cu ferestre electromagnetice datorită proprietăților sale electrice excelente și rezistenței la temperaturi ridicate. O ceramică specială din sticlă este utilizată în fereastra electromagnetică a unui lansator de tun datorită rezistenței sale la temperaturi ridicate și proprietăților electrice adecvate. Nitrura de siliciu (ceramica non-oxidică) are o rezistență mecanică excelentă și proprietăți dielectrice și este utilizată în radarurile celor mai recente sisteme de apărare antirachetă. Microundele sau altă energie pot trece prin acest material pentru a localiza ținte. Rezistența sa mecanică ridicată permite sistemului de rachete să reziste la eroziune și la schimbările de temperatură care apar în timpul zborului cu hipervelocitate prin atmosferă. Ceramica de oxid de nano-itriu (un tip de ceramică de oxid) este, de asemenea, dezvoltată pentru utilizare în ferestre transparente cu infraroșu de rachete.
Materiale transparente, cum ar fi parbrize, scuturi de explozie și senzori pentru avioane sunt, de asemenea, dezvoltate pentru utilizare în aviație. Materialul ceramic spinel (aluminat de magneziu) potrivit pentru senzor are proprietăți optice excelente în regiunea infraroșu, în timp ce dispozitivul de protecție anterior absoarbe energie, afectând eficiența comunicării semnalului. Cererea de condensatoare ceramice militare pentru dispozitive electronice de informare este puternică. Ceramica electronică, pe lângă faptul că este utilizată pe scară largă în domeniul civil, odată cu accelerarea tehnologiei informației de arme și echipamente, cum ar fi condensatoare ceramice, cum ar fi ceramica electronică în domeniul militar, este în creștere cererea, în special condensatorul ceramic multistrat cu cip (MLCC). , cotă de piață de peste 90%), iar piața militară are cerințe de calitate mai ridicate pentru condensatori. Dimensiunea pieței condensatoarelor ceramice militare din China a menținut o creștere de peste 10% de-a lungul anilor.
Materialele ceramice și compozitele cu matrice ceramică sunt folosite în armuri
Cum ar fi blindajele, avioanele de război și stratul de protecție pentru vehicule blindate. Armura pentru corp este compusă în principal din jachetă și strat antiglonț din două părți, stratul antiglonț poate absorbi energia cinetică a focosului sau schijului, focosul sau schijele cu viteză redusă au efect de protecție evident, în controlul unei anumite depresiuni poate reduce leziuni ale pieptului uman, abdomenului. Compozitele cu matrice ceramică din carbură de bor presată la cald și carbură de siliciu pot fi utilizate pentru a crea punți robuste pentru căști anti-atac. China este cel mai mare producător de armuri corporale din lume, pe piața internațională, prețul armurii corporale în țara noastră este de aproximativ 500 de dolari SUA, în timp ce prețul armurii corporale în alte țări este de aproximativ 800 de dolari SUA, în ceea ce privește costurile de producție , țara noastră are avantaje. În comparație cu materialele tradiționale, cum ar fi materialele plastice și metalele, materialele ceramice avansate au avantajele unei greutăți ușoare, rezistență la temperaturi ridicate, duritate ridicată, rezistență la frecare, rezistență la coroziune, coeficient de frecare mic și conductivitate specială. Materialele ceramice utilizate în mod obișnuit sunt diborura de titan, carbura de bor, carbura de siliciu, alumina și așa mai departe. Este utilizat pe scară largă în armurile ușoare și durabile împotriva armelor de calibru mediu. Carbura de bor presată la cald și ceramica din carbură de siliciu pot optimiza combinația structurală a materialelor compozite pentru a crea plăci de blindaj puternice, rezistente la impacturi multiple. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook și alte elicoptere militare sunt echipate cu sisteme de blindaje ceramice care includ componente precum scaune de blindaj ceramice, componente ceramice și sisteme de panouri ceramice.