16 січня 2020 року наша компанія зробила новий прорив у виробництві нових військових матеріалів, спеціальної кераміки, включаючи суперсплави, вуглецеві волокна та спеціальні керамічні матеріали. Спеціальні керамічні матеріали мають величезні переваги порівняно зі звичайними матеріалами: їх щільність становить лише від 1/4 до 1/3 високотемпературного металевого сплаву, висока міцність, зносостійкість, має гарну стійкість до високих температур, опір повзучості при високій температурі, може застосовуватися в авіаційна, військова та промислова галузі, особливо в аерокосмічних двигунах гарячих частин мають переваги. 1) поле авіаційних двигунів: це ідеальний матеріал для розробки авіаційних двигунів з високим співвідношенням тяги до ваги, які, як очікується, замінять суперсплав; 2) Аерокосмічна галузь: може бути використана для теплових структурних частин ракетних двигунів, систем теплового захисту літаків тощо; 3) Автомобільна промисловість: покращити продуктивність автомобіля та зменшити вагу кузова; 4) Ядерна енергетика: може використовуватися для ядерних високотемпературних компонентів і матеріалів оболонки ядерного палива; 5) Зброя: для ствола.
Використовується для підвищення ефективності турбінних двигунів
Кераміка має високу термостійкість, а композити з керамічною матрицею та керамічні термозахисні покриття можуть бути використані для підвищення ефективності турбінних двигунів. Кераміка може працювати при температурах вище 1100 градусів C з невеликим охолодженням або без нього, а композити з керамічною матрицею на 30-50 відсотків легші за металеві сплави, що використовуються зараз. Коли композитний корпус пальника та лопаті турбіни покриті керамікою, робочу температуру можна підвищити до 1650 градусів C, а компоненти можуть бути захищені в середовищі горіння. Багатокомпонентні керамічні покриття на основі оксиду гафнію випробовувалися безперервно протягом 300 годин при 1650 градусах.
Використовується для двигуна літака та гальмівного диска літака
Для авіаційних двигунів підвищення температури переднього газу турбіни є основним технічним способом збільшення тяги двигуна. Однак поточна температура переднього газу турбіни поступово наближається до точки плавлення самого суперсплаву, і немає місця для підвищення температури. Тому потрібні альтернативні матеріали. Керамічні матричні композити мають високу термостійкість і можуть використовуватися для гарячих компонентів. Результати показують, що композити з керамічною матрицею можуть підвищити температуру газу передньої частини турбіни більш ніж на 300 К. У той же час, щільність композитного матеріалу з керамічною матрицею невелика, що сприяє зменшенню ваги двигуна. Оскільки індустрія цивільної авіації продовжує прагнути підвищення ефективності використання палива, GE очікує, що використання композитів з керамічною матрицею в авіації зросте в десять разів протягом наступного десятиліття. Порівняно з попереднім поколінням вуглецево-керамічних гальмівних дисків коефіцієнт статичного тертя збільшений у 1-2 разів, затухання ефективності тертя на мокрій поверхні зменшено більш ніж на 60%, швидкість зносу зменшена більш ніж на 50%, і термін служби збільшується в 1-2 разів. Виробничий цикл скорочується на 2/3, собівартість продукції зменшується на 1/3, споживання енергії зменшується на 2/3, а собівартість підвищується в 2-3 разів. На даний момент це єдиний матеріал у світі, який не може послабити фізичні властивості в середовищі високої температури 1500 градусів. Після просування та застосування це може заощадити близько 300 мільйонів юанів на вартості цивільних літаків Китаю щороку.
Для компонентів теплової структури ракетних двигунів
Керамічні матричні композити можуть бути використані в ракетних двигунах. Керамічний матричний композит є ідеальним теплоструктурним матеріалом для рідинного ракетного двигуна через його високу стійкість до теплового удару, високу хімічну стійкість до рідкого палива, високу термостійкість порівняно з металевими матеріалами та високу стійкість до повзучості.
Теплозахисні матеріали для космічних апаратів і ракет
Під час входу космічного корабля в атмосферу температура носового конуса та передньої кромки крила космічного корабля досягає 1650 градусів через сильний аеродинамічний нагрів. Система теплового захисту є однією з ключових технологій космічних апаратів. Конструкція системи теплового захисту першого покоління заснована на ідеї відділення тепла від конструкції, тобто додавання системи тепловиділення за межі охолоджувальної конструкції. Розробка композитів C/SiC інтегрувала несучу конструкцію та тепловиділення літаків. Особливо після аварії, спричиненої несправністю системи теплового захисту Columbia, керамічний матричний композит C/SiC привернув більше уваги. Компоненти теплових конструкційних матеріалів включають носові конуси, напрямні оперення, крила та кришки космічних човників і ракет.
Керамічний пористий ізоляційний матеріал має рівномірний розподіл пор, високу пористість, малу об’ємну щільність, розвинену питому поверхню та унікальні характеристики, порівняно з металевою теплозахисною структурою, коефіцієнт теплового розширення керамічної пористої ізоляційної плитки низький, навіть якщо різниця температур становить великий, не викличе великої термічної напруги та деформації матеріалу. У той же час, оскільки чим нижча щільність шару теплового екрана, тим вища ефективність шару теплового екрана та менша маса, низька щільність керамічної пористої ізоляційної плитки може принести кращу маневреність літака, збільшити більше корисне навантаження та витримувати високі температури. Порівняно з гнучкими теплозахисними конструкціями керамічна пориста ізоляційна плитка може витримувати більший тепловий потік, витримувати певне навантаження та зберігати аеродинамічну форму літака незмінною. З огляду на вищезазначені переваги, теплозахисна структура з керамічної пористої ізоляційної плитки широко використовується в багаторазових ракетах-носіях, займаючи більшу частину системи теплового захисту космічних кораблів. За внутрішньою структурою матеріалу керамічні пористі ізоляційні матеріали можна розділити на ізоляційні матеріали з керамічного волокна та ізоляційні матеріали з керамічними порами. Деякі військові вертольоти оснащені системами керамічної броні, включаючи керамічні броньовані сидіння, керамічні компоненти та системи керамічних панелей. Крім того, композити з керамічною матрицею також використовуються в броньованих бойових машинах армії, таких як середній броньований автомобіль Stryker.
Використовується в оптичних системах, таких як супутникові дзеркала
Керамічні матеріали є прозорими для певних типів енергії, таких як світло або інші подібні форми, тому кераміку можна використовувати в інфрачервоних куполах, захисті датчиків і багатоспектральних вікнах. На додаток до оптичних властивостей, передові керамічні матеріали мають зносостійкість, високу міцність і термічну стабільність, бажані цими пристроями. Вимоги до продуктивності матеріалів супутникового дзеркала: низька щільність, велика питома жорсткість, низький коефіцієнт теплового розширення КТР, висока теплопровідність, відповідна міцність і твердість, можливість проектування тощо. Обробка скляних дзеркал і металевих дзеркал у великі та легкі дзеркала має певні вимоги. обмеження. Таким чином, композитне дзеркало C/SiC вивчається вдома та за кордоном, композитний матеріал має низьку щільність, високу жорсткість, малий коефіцієнт теплового розширення при низьких температурах і хорошу теплопровідність, термічні та механічні властивості ідеальні, і може отримати чудову поверхню полірування, є дуже ідеальним основним матеріалом для супутникового дзеркала. Сполучені Штати, Росія, Німеччина, Канада тощо з використанням композитного матеріалу карбіду кремнію, армованого вуглецевим волокном (Cf/SiC), виготовленого
Дзеркало високої якості
Склокерамічний матеріал із особливими властивостями використовується в електромагнітних віконних артилерійських снарядах через його чудові електричні властивості та стійкість до високих температур. Спеціальна склокераміка використовується в електромагнітному вікні пускової установки через її стійкість до високих температур і відповідні електричні властивості. Нітрид кремнію (безоксидна кераміка) має відмінну механічну міцність і діелектричні властивості і використовується в обтічниках РЛС новітніх систем протиракетної оборони. Мікрохвилі або інша енергія може проходити через цей матеріал, щоб визначити місцезнаходження цілей. Його висока механічна міцність дозволяє ракетній системі протистояти ерозії та змінам температури, які відбуваються під час надшвидкісного польоту через атмосферу. Кераміка з нанооксиду ітрію (тип оксидної кераміки) також розробляється для використання в інфрачервоних прозорих вікнах ракет.
Для використання в авіації також розробляються прозорі матеріали, такі як лобове скло, противибухові щити та датчики для літаків. Шпінельний керамічний матеріал (алюмінат магнію), придатний для датчика, має відмінні оптичні властивості в інфрачервоній області, тоді як попередній захисний пристрій поглинає енергію, впливаючи на ефективність передачі сигналу. Попит на військові керамічні конденсатори для інформаційних електронних пристроїв високий. Електронна кераміка, окрім того, що широко використовується в цивільній сфері, з прискоренням інформаційних технологій зброї та обладнання, таких як керамічні конденсатори, такі як електронна кераміка у військовій сфері, збільшує попит, особливо мікросхемний багатошаровий керамічний конденсатор (MLCC , частка ринку більше 90%), а військовий ринок висуває більш високі вимоги до якості конденсаторів. Розмір ринку китайських військових керамічних конденсаторів протягом багатьох років зберігав зростання більш ніж на 10%.
У броні використовуються керамічні матеріали та композити з керамічною матрицею
Наприклад, захисний шар бронежилетів, військових літаків і бронетехніки. Бронежилет в основному складається з куртки та двох частин куленепробивного шару, куленепробивний шар може поглинати кінетичну енергію боєголовки чи осколка, низькошвидкісна боєголовка чи осколок має очевидний захисний ефект, у контролі певної депресії може зменшити пошкодження грудної клітини, живота людини. Композитні матеріали з керамічною матрицею з карбіду бору та карбіду кремнію гарячого пресування можна використовувати для створення міцних протиударних шоломів. Китай є третім найбільшим у світі виробником бронежилетів, на міжнародному ринку ціна бронежилетів у нашій країні становить близько 500 доларів США, тоді як ціна бронежилетів в інших країнах становить близько 800 доларів США, з точки зору витрат на виробництво , наша країна має переваги. У порівнянні з традиційними матеріалами, такими як пластики та метали, вдосконалені керамічні матеріали мають такі переваги, як легка вага, стійкість до високих температур, висока твердість, стійкість до тертя, стійкість до корозії, малий коефіцієнт тертя та особлива провідність. Зазвичай використовувані керамічні листові матеріали - диборид титану, карбід бору, карбід кремнію, оксид алюмінію тощо. Широко використовується в легких і міцних бронежилетах проти зброї середнього калібру. Гаряче пресована кераміка з карбіду бору та карбіду кремнію може оптимізувати структурну комбінацію композитних матеріалів для створення міцних броньових пластин, стійких до численних ударів. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook та інші військові вертольоти оснащені системами керамічної броні, які включають такі компоненти, як керамічні броньовані сидіння, керамічні компоненти та системи керамічних панелей.