16. januarja 2020 je naše podjetje naredilo nov preboj v proizvodnji vojaških novih materialov, posebne keramike, vključno s superzlitinami, ogljikovimi vlakni in posebnimi keramičnimi materiali. Posebni keramični materiali imajo velike prednosti v primerjavi z običajnimi materiali: njegova gostota je le 1/4 do 1/3 visokotemperaturne kovinske zlitine, visoka trdnost, odpornost proti obrabi, ima dobro odpornost na visoke temperature, odpornost proti lezenju pri visokih temperaturah, lahko se uporablja v letalstvo, vojaško in industrijsko področje, zlasti v vročih delih letalskih motorjev, imajo prednosti. 1) področje letalskih motorjev: Je idealen material za razvoj letalskih motorjev z visokim razmerjem med potiskom in težo, ki naj bi nadomestil superzlitino; 2) Aerospace polje: lahko se uporablja za toplotne konstrukcijske dele raketnih motorjev, sistem toplotne zaščite letal itd.; 3) Avtomobilska industrija: izboljšanje zmogljivosti vozila in zmanjšanje telesne mase; 4) Jedrska energija: lahko se uporablja za jedrske visokotemperaturne komponente in materiale za obloge jedrskega goriva; 5) Orožje: za cev.
Uporablja se za izboljšanje učinkovitosti turbinskih motorjev
Keramika je odporna na visoke temperature, kompoziti s keramično matriko in keramične toplotne pregrade pa se lahko uporabljajo za povečanje učinkovitosti turbinskih motorjev. Keramika lahko deluje pri temperaturah nad 1100 stopinj C z malo ali brez hlajenja, keramični matrični kompoziti pa so 30 do 50 odstotkov lažji od trenutno uporabljenih kovinskih zlitin. Ko so kompozitna obloga gorilnika in turbinske lopatice prevlečene s keramiko, se lahko delovna temperatura dvigne na 1650 stopinj C, komponente pa so lahko zaščitene v okolju zgorevanja. Večkomponentne keramične prevleke na osnovi hafnijevega oksida smo neprekinjeno testirali 300 ur pri 1650 stopinjah.
Uporablja se za letalski motor in zavorni kolut letala
Za letalske motorje je zvišanje temperature sprednjega plina turbine glavni tehnični način za povečanje potiska motorja. Vendar se je trenutna temperatura sprednjega plina turbine postopoma približala tališču same superzlitine in prostora za dvig temperature je malo. Zato so potrebni alternativni materiali. Kompoziti s keramično matriko imajo visoko temperaturno odpornost in se lahko uporabljajo za vroče komponente. Rezultati kažejo, da lahko kompoziti s keramično matriko povečajo temperaturo plina na sprednjem delu turbine za več kot 300 K. Hkrati je gostota kompozitnega materiala s keramično matriko majhna, kar prispeva k zmanjšanju teže motorja. Ker si industrija civilnega letalstva še naprej prizadeva za večjo učinkovitost porabe goriva, GE pričakuje, da se bo uporaba kompozitov s keramično matriko v letalstvu v naslednjem desetletju desetkrat povečala. V primerjavi s prejšnjo generacijo karbonsko-keramičnih zavornih kolutov je koeficient statičnega trenja povečan za 1-2-krat, slabljenje mokrega trenja je zmanjšano za več kot 60 %, stopnja obrabe je zmanjšana za več kot 50 % in življenjska doba se poveča za 1-2-krat. Proizvodni cikel se zmanjša za 2/3, proizvodni stroški se zmanjšajo za 1/3, poraba energije se zmanjša za 2/3, stroškovna učinkovitost pa se poveča za 2-3-krat. Trenutno je to edini material na svetu, ki ne more zmanjšati fizikalnih lastnosti v okolju visoke temperature 1500 stopinj. Po promociji in uporabi lahko vsako leto prihrani približno 300 milijonov juanov za stroške kitajskega civilnega letala.
Za komponente toplotne strukture raketnih motorjev
Kompoziti s keramično matriko se lahko uporabljajo v raketnih motorjih. Kompozit s keramično matriko je idealen material za toplotno strukturo za raketni motor na tekoče-kapljevito zaradi svoje visoke odpornosti na toplotni udar, visoke kemične stabilnosti na tekoče pogonsko gorivo, visoke temperaturne odpornosti v primerjavi s kovinskimi materiali in visoke odpornosti proti lezenju.
Materiali za toplotno zaščito vesoljskih vozil in raket
Med postopkom vstopa vesoljskega plovila v atmosfero je temperatura nosnega stožca in prednjega roba krila vesoljskega plovila visoka do 1650 stopinj zaradi močnega aerodinamičnega segrevanja. Sistem toplotne zaščite je ena ključnih tehnologij vesoljskih plovil. Zasnova sistema toplotne zaščite prve generacije temelji na ideji ločevanja oddajanja toplote od konstrukcije, to je dodajanja sistema oddajanja toplote zunaj hladilne konstrukcije. Razvoj kompozitov C/SiC je integriral nosilno strukturo in oddajanje toplote letala. Zlasti po nesreči, ki jo je povzročila okvara toplotnega zaščitnega sistema Columbie, je keramični matrični kompozit C/SiC pritegnil več pozornosti. Sestavni deli toplotnih strukturnih materialov vključujejo nosne stožce, vodilne plavuti, krila in pokrivne plošče raketoplanov in raket.
Keramični porozni izolacijski material ima enakomerno porazdelitev por, visoko poroznost, majhno prostorninsko gostoto, z razvito specifično površino in edinstveno zmogljivostjo, v primerjavi s kovinsko toplotno zaščitno strukturo je koeficient toplotnega raztezanja keramičnih poroznih izolacijskih ploščic nizek, tudi če je temperaturna razlika velik, ne bo povzročil velike toplotne obremenitve in deformacije materiala. Hkrati, ker nižja kot je gostota sloja toplotnega ščita, večja je učinkovitost sloja toplotnega ščita in manjša je masa, lahko nizka gostota keramične porozne izolacijske ploščice prinese boljšo manevriranje letala, poveča več nosilnosti in prenesejo višje temperature. Keramične porozne izolacijske ploščice lahko v primerjavi s fleksibilnimi toplotno zaščitnimi strukturami prenesejo večji toplotni tok, prenesejo določeno obremenitev in lahko ohranijo nespremenjeno aerodinamično obliko letala. Na podlagi zgornjih prednosti se toplotno zaščitna struktura keramičnih poroznih izolacijskih ploščic pogosto uporablja v nosilnih raketah za večkratno uporabo, ki zasedajo večino sistema toplotne zaščite vesoljskih plovil. Glede na notranjo strukturo materiala lahko keramične porozne izolacijske materiale razdelimo na izolacijske materiale iz keramičnih vlaken in izolacijske materiale iz keramičnih por. Nekateri vojaški helikopterji so opremljeni s keramičnimi oklepnimi sistemi, vključno s keramičnimi oklepnimi sedeži, keramičnimi komponentami in sistemi keramičnih plošč. Poleg tega se kompoziti s keramično matriko uporabljajo tudi v oklepnih bojnih vozilih vojske, kot je srednje oklepno vozilo Stryker.
Uporablja se v optičnih sistemih, kot so satelitska ogledala
Keramični materiali so transparentni za določene vrste energije, kot je svetloba ali kakšna druga podobna oblika, zato se keramika lahko uporablja v infrardečih kupolah, senzorski zaščiti in večspektralnih oknih. Poleg optičnih lastnosti imajo napredni keramični materiali odpornost proti obrabi, visoko trdnost in toplotno stabilnost, ki jo zahtevajo te naprave. Zahteve glede zmogljivosti materialov za satelitsko ogledalo so nizka gostota, velika specifična togost, nizek koeficient toplotnega raztezanja CTE, visoka toplotna prevodnost ter ustrezna trdnost in trdota, možnost oblikovanja itd. Predelava steklenih ogledal in kovinskih ogledal v velika in lahka ogledala ima določene omejitve. Zato se kompozitno ogledalo C/SiC proučuje doma in v tujini, kompozitni material ima nizko gostoto, visoko togost, majhen koeficient toplotnega raztezanja pri nizkih temperaturah in dobro toplotno prevodnost, toplotne in mehanske lastnosti so idealne in lahko dobi odlično površino poliranje, je zelo idealen osnovni material za satelitsko ogledalo. Združene države, Rusija, Nemčija, Kanada itd., z uporabo kompozitnega materiala silicijevega karbida (Cf/SiC), ojačanega z ogljikovimi vlakni, pripravljenega
Visoko zmogljivo ogledalo
Steklokeramični material s posebnimi lastnostmi se uporablja v elektromagnetnih okenskih topniških granatah zaradi svojih odličnih električnih lastnosti in odpornosti na visoke temperature. V elektromagnetnem oknu lanserja je uporabljena posebna steklokeramika zaradi visoke temperaturne odpornosti in ustreznih električnih lastnosti. Silicijev nitrid (neoksidna keramika) ima odlično mehansko trdnost in dielektrične lastnosti ter se uporablja v radarskih kupolah najnovejših sistemov protiraketne zračne obrambe. Mikrovalovi ali druga energija lahko prehajajo skozi ta material, da locirajo tarče. Njegova visoka mehanska trdnost omogoča raketnemu sistemu, da vzdrži erozijo in temperaturne spremembe, do katerih pride med hiperhitrostnim letom skozi ozračje. Razvija se tudi keramika iz nano-itrijevega oksida (vrsta oksidne keramike) za uporabo v infrardečih prozornih oknih za izstrelke.
Za uporabo v letalstvu se razvijajo tudi prozorni materiali, kot so vetrobranska stekla, protiblastni ščiti in letalski senzorji. Spinel keramični material (magnezijev aluminat), primeren za senzor, ima odlične optične lastnosti v infrardečem območju, medtem ko prejšnja zaščitna naprava absorbira energijo, kar vpliva na učinkovitost signalne komunikacije. Povpraševanje po vojaških keramičnih kondenzatorjih za informacijske elektronske naprave je veliko. Elektronska keramika poleg tega, da se široko uporablja na civilnem področju, s pospeševanjem informacijske tehnologije orožja in opreme, kot so keramični kondenzatorji, kot je elektronska keramika na vojaškem področju, povečuje povpraševanje, zlasti čip večplastni keramični kondenzator (MLCC , tržni delež več kot 90%), vojaški trg pa ima višje zahteve glede kakovosti kondenzatorjev. Velikost trga kitajskih vojaških keramičnih kondenzatorjev je v preteklih letih ohranila več kot 10-odstotno rast.
V oklepih se uporabljajo keramični materiali in kompoziti s keramično matriko
Kot zaščitni sloj neprebojnih jopičev, vojnih letal in oklepnih vozil. Neprebojni jopič je v glavnem sestavljen iz dveh delov jopiča in neprebojne plasti, neprebojna plast lahko absorbira kinetično energijo bojne glave ali šrapnela, nizka hitrost bojne glave ali šrapnela ima očiten zaščitni učinek, pri nadzoru določene depresije lahko zmanjša poškodbe človeškega prsnega koša, trebuha. Vroče stisnjene keramične matrične kompozite iz borovega karbida in silicijevega karbida je mogoče uporabiti za izdelavo robustnih protinapadnih čelad. Kitajska je trije največji proizvajalci neprebojnih jopičev na svetu, na mednarodnem trgu je cena neprebojnih jopičev v naši državi približno 500 ameriških dolarjev, medtem ko je cena neprebojnih jopičev v drugih državah približno 800 ameriških dolarjev, glede na stroške izdelave , naša država ima prednosti. V primerjavi s tradicionalnimi materiali, kot so plastika in kovine, imajo napredni keramični materiali prednosti majhne teže, visoke temperaturne odpornosti, visoke trdote, odpornosti proti trenju, odpornosti proti koroziji, majhnega koeficienta trenja in posebne prevodnosti. Običajno uporabljeni materiali za keramične plošče so titanov diborid, borov karbid, silicijev karbid, aluminijev oksid in tako naprej. Široko se uporablja v lahkih in vzdržljivih neprebojnih jopičih proti puškam srednjega kalibra. Vroče stisnjena keramika iz borovega karbida in silicijevega karbida lahko optimizira strukturno kombinacijo kompozitnih materialov za ustvarjanje močnih oklepnih plošč, odpornih na večkratne udarce. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook in drugi vojaški helikopterji so opremljeni s sistemi keramičnih oklepov, ki vključujejo komponente, kot so keramični oklepni sedeži, keramične komponente in sistemi keramičnih plošč.