16 января 2020 года наша компания совершила новый прорыв в производстве новых военных материалов, специальной керамики, включая суперсплавы, углеродные волокна и специальные керамические материалы. Специальные керамические материалы имеют огромные преимущества по сравнению с обычными материалами: их плотность составляет всего от 1/4 до 1/3 от жаростойкого металлического сплава, высокая прочность, износостойкость, хорошая устойчивость к высоким температурам, сопротивление ползучести при высоких температурах, могут применяться в Авиационная, военная и промышленная области, особенно в частях горячего конца аэрокосмических двигателей, имеют преимущества. 1) область авиационных двигателей: это идеальный материал для разработки авиационных двигателей с высокой тяговооруженностью, которые, как ожидается, заменят суперсплавы; 2) Аэрокосмическая область: может использоваться для тепловых структурных деталей ракетных двигателей, систем тепловой защиты самолетов и т. д.; 3) Автомобильная промышленность: улучшить характеристики автомобиля и снизить массу тела; 4) Ядерная энергетика: может использоваться для ядерных высокотемпературных компонентов и материалов оболочки ядерного топлива; 5) Оружие: за ствол.
Используется для повышения эффективности газотурбинных двигателей.
Керамика обладает высокой термостойкостью, а керамические матричные композиты и керамические термобарьерные покрытия могут быть использованы для повышения эффективности газотурбинных двигателей. Керамика может работать при температуре выше 1100 градусов Цельсия практически без охлаждения, а композиты с керамической матрицей на 30–50 процентов легче, чем используемые в настоящее время металлические сплавы. Когда и композитная облицовка горелки, и лопатки турбины покрыты керамикой, рабочая температура может быть повышена до 1650 градусов Цельсия, а компоненты могут быть защищены в среде горения. Многокомпонентные керамические покрытия на основе оксида гафния испытывались непрерывно в течение 300 часов при температуре 1650 градусов.
Используется для авиационного двигателя и тормозного диска самолета.
Для авиационных двигателей повышение температуры переднего газа турбины является основным техническим способом увеличения тяги двигателя. Однако текущая температура переднего газа турбины постепенно приблизилась к температуре плавления самого суперсплава, и места для повышения температуры мало. Поэтому необходимы альтернативные материалы. Композиты с керамической матрицей обладают высокой термостойкостью и могут использоваться для изготовления компонентов горячего конца. Результаты показывают, что композиты с керамической матрицей могут повысить температуру газа на фронте турбины более чем на 300К. В то же время плотность композиционного материала с керамической матрицей невелика, что способствует снижению веса двигателя. Поскольку отрасль гражданской авиации продолжает стремиться к повышению топливной эффективности, GE ожидает, что использование композитов с керамической матрицей в авиации вырастет в десять раз в течение следующего десятилетия. По сравнению с углеродно-керамическими тормозными дисками предыдущего поколения коэффициент статического трения увеличен в 1-2 раз, снижение характеристик трения на мокрой дороге снижено более чем на 60 %, скорость износа снижена более чем на 50 % и срок службы увеличивается в 1-2 раз. Производственный цикл сокращается на 2/3, себестоимость продукции снижается на 1/3, энергопотребление снижается на 2/3, а экономическая эффективность увеличивается в 2-3 раз. В настоящее время это единственный найденный в мире материал, который не может ослабить физические свойства в условиях высокой температуры до 1500 градусов. После продвижения и применения это может сэкономить около 300 миллионов юаней на стоимости гражданских самолетов Китая каждый год.
Для компонентов тепловой структуры ракетных двигателей
Композиты с керамической матрицей могут использоваться в ракетных двигателях. Композит с керамической матрицей является идеальным материалом с термической структурой для жидкостных ракетных двигателей из-за его высокой стойкости к тепловому удару, высокой химической устойчивости к жидкому топливу, высокой термостойкости по сравнению с металлическими материалами и высокого сопротивления ползучести.
Материалы теплозащиты космических аппаратов и ракет.
В процессе входа космического корабля в атмосферу температура носового обтекателя и передней кромки крыла космического корабля достигает 1650 градусов из-за сильного аэродинамического нагрева. Система теплозащиты — одна из ключевых технологий космических кораблей. В основе конструкции системы теплозащиты первого поколения лежит идея отделения тепловыделения от конструкции, то есть добавления системы теплоотдачи за пределы охлаждающей конструкции. Разработка композитов C/SiC позволила объединить несущую конструкцию и тепловыделение самолетов. Особенно после аварии, вызванной отказом системы тепловой защиты Колумбии, композит с керамической матрицей C/SiC привлек больше внимания. К компонентам теплоконструкционных материалов относятся носовые обтекатели, направляющие киль, крылья и крышки космических кораблей и ракет.
Керамический пористый изоляционный материал имеет равномерное распределение пор, высокую пористость, небольшую объемную плотность, развитую удельную площадь поверхности и уникальные характеристики по сравнению с металлической структурой теплозащиты, коэффициент теплового расширения керамической пористой изоляционной плитки низкий, даже если разница температур составляет большой, не вызовет больших термических напряжений и деформаций материала. В то же время, поскольку чем ниже плотность слоя теплового экрана, тем выше эффективность слоя теплового экрана и меньше масса, низкая плотность керамической пористой изоляционной плитки может обеспечить лучшую маневренность самолета, увеличить полезной нагрузки и выдерживают более высокие температуры. По сравнению с гибкими теплозащитными конструкциями керамические пористые изоляционные плитки выдерживают больший тепловой поток, выдерживают определенную нагрузку, сохраняют неизменной аэродинамическую форму самолета. Основываясь на вышеуказанных преимуществах, структура теплозащитной керамической пористой изоляционной плитки широко используется в многоразовых ракетах-носителях, занимая большую часть системы тепловой защиты космических аппаратов. По внутренней структуре материала керамические пористые изоляционные материалы можно разделить на изоляционные материалы из керамического волокна и изоляционные материалы из керамических пор. Некоторые военные вертолеты оснащены системами керамической брони, включая сиденья с керамической броней, керамические компоненты и системы керамических панелей. Кроме того, композиты с керамической матрицей также используются в боевых бронированных машинах армии, таких как средний бронеавтомобиль Stryker.
Используется в оптических системах, таких как спутниковые зеркала.
Керамические материалы прозрачны для определенных видов энергии, например света или какой-либо другой подобной формы, поэтому керамику можно использовать в инфракрасных куполах, защите датчиков и многоспектральных окнах. Помимо оптических свойств, современные керамические материалы обладают износостойкостью, высокой прочностью и термической стабильностью, необходимыми для этих устройств. Требования к характеристикам материалов спутниковых зеркал: низкая плотность, большая удельная жесткость, низкий коэффициент теплового расширения (КТР), высокая теплопроводность, а также соответствующая прочность и твердость, возможность проектирования и т. д. Переработка стеклянных и металлических зеркал в большие и легкие зеркала имеет определенные ограничения. Таким образом, композитное зеркало C/SiC изучается в стране и за рубежом, композитный материал имеет низкую плотность, высокую жесткость, небольшой коэффициент теплового расширения при низких температурах и хорошую теплопроводность, идеальные термические и механические свойства и позволяет получить превосходную поверхность. полировка, является идеальным материалом для основы спутникового зеркала. США, Россия, Германия, Канада и т. д. с использованием композитного материала карбида кремния, армированного углеродным волокном (Cf/SiC), подготовленного
Высокопроизводительное зеркало
Стеклокерамический материал с особыми свойствами используется в артиллерийских снарядах с электромагнитными окнами из-за его превосходных электрических свойств и устойчивости к высоким температурам. В электромагнитном окне пусковой установки используется специальная стеклокерамика из-за ее высокой термостойкости и подходящих электрических свойств. Нитрид кремния (безоксидная керамика) обладает превосходными механическими прочностными и диэлектрическими свойствами и используется в обтекателях радаров новейших ракетных систем ПВО. Микроволны или другая энергия могут проходить через этот материал для обнаружения целей. Высокая механическая прочность позволяет ракетному комплексу противостоять эрозии и перепадам температур, возникающим при сверхскоростном полете через атмосферу. Керамика нанооксида иттрия (разновидность оксидной керамики) также разрабатывается для использования в прозрачных для инфракрасного излучения окнах ракет.
Прозрачные материалы, такие как лобовые стекла, противовзрывные щиты и авиационные датчики, также разрабатываются для использования в авиации. Шпинельный керамический материал (алюминат магния), подходящий для датчика, обладает превосходными оптическими свойствами в инфракрасной области, в то время как предыдущее защитное устройство поглощает энергию, влияя на эффективность передачи сигнала. Спрос на военные керамические конденсаторы для информационных электронных устройств высок. Электронная керамика, помимо того, что широко используется в гражданской сфере, с ускорением информационных технологий оружия и оборудования, таких как керамические конденсаторы, такие как электронная керамика, в военной области растет спрос, особенно на многослойный керамический конденсатор на основе чипа (MLCC). , доля рынка более 90%), а на военном рынке предъявляются более высокие требования к качеству конденсаторов. Объем китайского рынка керамических конденсаторов военного назначения на протяжении многих лет продолжал расти более чем на 10%.
В броне используются керамические материалы и керамические матричные композиты.
Такие как бронежилеты, защитные слои боевых самолетов и бронетехники. Бронежилет в основном состоит из оболочки и пуленепробиваемого слоя, состоящего из двух частей, пуленепробиваемый слой может поглощать кинетическую энергию боеголовки или шрапнели, низкоскоростная боеголовка или шрапнель имеет очевидный защитный эффект, при контроле определенной депрессии может уменьшить повреждение грудной клетки, живота человека. Композиты с керамической матрицей из карбида бора и карбида кремния горячего прессования можно использовать для создания надежных противоударных накладок шлемов. Китай входит в тройку крупнейших в мире производителей бронежилетов, на международном рынке цена бронежилетов в нашей стране составляет около 500 долларов США, тогда как цена бронежилетов в других странах составляет около 800 долларов США, с точки зрения производственных затрат. , у нашей страны есть преимущества. По сравнению с традиционными материалами, такими как пластики и металлы, современные керамические материалы обладают преимуществами легкого веса, высокой термостойкости, высокой твердости, стойкости к трению, коррозионной стойкости, малого коэффициента трения и специальной проводимости. Обычно используемые керамические листовые материалы представляют собой диборид титана, карбид бора, карбид кремния, оксид алюминия и так далее. Он широко используется в легких и прочных бронежилетах против орудий среднего калибра. Керамика из карбида бора и карбида кремния горячего прессования позволяет оптимизировать структурное сочетание композиционных материалов для создания прочных броневых пластин, устойчивых к множественным ударам. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook и другие военные вертолеты оснащены системами керамической брони, которые включают в себя такие компоненты, как сиденья с керамической броней, керамические компоненты и системы керамических панелей.