На 16 януари 2020 г. нашата компания направи нови пробиви в производството на военни нови материали, специална керамика, включително суперсплави, въглеродни влакна и специални керамични материали. Специалните керамични материали имат огромни предимства в сравнение с конвенционалните материали: Плътността му е само 1/4 до 1/3 от високотемпературната метална сплав, висока якост, устойчивост на износване, има добра устойчивост на висока температура, устойчивост на пълзене при висока температура, може да се прилага в авиацията, военните и индустриалните полета, особено в горещите крайни части на аерокосмическия двигател, имат предимства. 1) поле за авиационен двигател: Това е идеалният материал за разработването на авиационен двигател с високо съотношение на тяга към тегло, който се очаква да замени суперсплавта; 2) Аерокосмическо поле: може да се използва за термични конструктивни части на ракетни двигатели, система за термична защита на самолети и др.; 3) Автомобилна индустрия: подобряване на производителността на превозното средство и намаляване на телесното тегло; 4) Ядрена енергия: може да се използва за ядрени високотемпературни компоненти и материали за обвивка на ядрено гориво; 5) Оръжия: за цевта.
Използва се за подобряване на ефективността на турбинните двигатели
Керамиката има устойчивост на висока температура, а композитите с керамична матрица и керамичните термични бариерни покрития могат да се използват за повишаване на ефективността на турбинните двигатели. Керамиката може да работи при температури над 1100 градуса C с малко или никакво охлаждане, а композитите с керамична матрица са с 30 до 50 процента по-леки от използваните в момента метални сплави. Когато композитната обвивка на горелката и лопатките на турбината са покрити с керамика, работната температура може да бъде повишена до 1650 градуса C и компонентите могат да бъдат защитени в горивна среда. Многокомпонентни керамични покрития на базата на хафниев оксид бяха тествани непрекъснато в продължение на 300 часа при 1650 градуса.
Използва се за самолетни двигатели и спирачни дискове на самолети
За авиационни двигатели повишаването на температурата на предния газ на турбината е основният технически начин за увеличаване на тягата на двигателя. Въпреки това текущата температура на предния газ на турбината постепенно се е доближила до точката на топене на самата суперсплав и има малко място за повишаване на температурата. Следователно са необходими алтернативни материали. Композитите с керамична матрица имат висока температурна устойчивост и могат да се използват за горещи компоненти. Резултатите показват, че композитите с керамична матрица могат да повишат температурата на газа на предната част на турбината с повече от 300K. В същото време плътността на композитния материал с керамична матрица е малка, което е благоприятно за намаляване на теглото на двигателя. Тъй като индустрията на гражданската авиация продължава да се стреми към по-голяма горивна ефективност, GE очаква употребата на композитни материали с керамична матрица в авиацията да нарасне десетократно през следващото десетилетие. В сравнение с предишното поколение въглеродно-керамични спирачни дискове, статичният коефициент на триене се увеличава с 1-2 пъти, затихването на производителността на триене при мокро е намалено с повече от 60%, степента на износване е намалена с повече от 50% и експлоатационният живот се увеличава 1-2 пъти. Производственият цикъл е намален с 2/3, производствените разходи са намалени с 1/3, консумацията на енергия е намалена с 2/3, а ефективността на разходите се е увеличила 2-3 пъти. В момента това е единственият открит материал в света, който не може да отслаби физическите свойства в среда с висока температура от 1500 градуса. След промоцията и прилагането, тя може да спести около 300 милиона юана за разходите за граждански самолети на Китай всяка година.
За компоненти на топлинна структура на ракетен двигател
Композитите с керамична матрица могат да се използват в ракетни двигатели. Композитът с керамична матрица е идеален термичен структурен материал за течен ракетен двигател поради високата си устойчивост на топлинен шок, висока химическа стабилност към течно гориво, устойчивост на висока температура в сравнение с металните материали и висока устойчивост на пълзене.
Термозащитни материали за космически кораби и ракети
По време на процеса на навлизане на космически кораб в атмосферата, температурата на носовия конус и предния ръб на крилото на космическия кораб достига 1650 градуса поради силно аеродинамично нагряване. Системата за термична защита е една от ключовите технологии на космическите кораби. Дизайнът на системата за термична защита от първо поколение се основава на идеята за отделяне на отделянето на топлина от структурата, тоест добавяне на система за освобождаване на топлина извън охлаждащата структура. Развитието на C/SiC композитите интегрира носещата структура и топлоотделянето на самолетите. Особено след аварията, причинена от повреда на системата за термична защита на Columbia, композитът с керамична матрица C/SiC привлече повече внимание. Компонентите на термичните структурни материали включват носови конуси, направляващи перки, крила и покривни плочи на космически совалки и ракети.
Керамичният порест изолационен материал има равномерно разпределение на порите, висока порьозност, малка обемна плътност, с развита специфична повърхност и уникална производителност, в сравнение с металната термична защитна структура, коефициентът на термично разширение на керамичните порести изолационни плочки е нисък, дори ако температурната разлика е голям, няма да доведе до голям термичен стрес и деформация на материала. В същото време, тъй като колкото по-ниска е плътността на слоя термичен екран, толкова по-висока е ефективността на слоя термичен екран и колкото по-малка е масата, ниската плътност на керамичната пореста изолационна плочка може да донесе по-добра маневреност на самолета, да увеличи повече полезен товар и издържат на по-високи температури. В сравнение с гъвкавите конструкции за термична защита, керамичните порести изолационни плочки могат да издържат на по-висок топлинен поток, да издържат на определено натоварване и да запазят аеродинамичната форма на самолета непроменена. Въз основа на горните предимства, керамичната пореста изолационна структура за термична защита е широко използвана в ракети носители за многократна употреба, заемайки по-голямата част от системата за термична защита на космически кораби. Според вътрешната структура на материала керамичните порести изолационни материали могат да бъдат разделени на изолационни материали от керамични влакна и изолационни материали от керамични пори. Някои военни хеликоптери са оборудвани с керамични бронирани системи, включително керамични бронирани седалки, керамични компоненти и системи от керамични панели. Освен това композитите с керамична матрица се използват и в бронираните бойни машини на армията, като средната бронирана машина Stryker.
Използва се в оптични системи като сателитни огледала
Керамичните материали са прозрачни за определени видове енергия, като светлина или някаква друга подобна форма, така че керамиката може да се използва в инфрачервени куполи, сензорна защита и многоспектрални прозорци. В допълнение към оптичните свойства, усъвършенстваните керамични материали имат устойчивост на износване, висока якост и термична стабилност, желани от тези устройства. Изискванията за производителност на материалите за сателитно огледало са ниска плътност, голяма специфична коравина, нисък коефициент на термично разширение CTE, висока топлопроводимост и подходяща здравина и твърдост, възможност за проектиране и т.н. Обработката на стъклени огледала и метални огледала в големи и леки огледала има определени ограничения. Следователно композитното огледало C/SiC се изучава у нас и в чужбина, композитният материал има ниска плътност, висока твърдост, малък коефициент на термично разширение при ниски температури и добра топлопроводимост, термичните и механичните свойства са идеални и може да получи отлична повърхност полиране, е много идеален основен материал за сателитно огледало. Съединените щати, Русия, Германия, Канада и т.н., използващи подсилен с въглеродни влакна композитен материал от силициев карбид (Cf/SiC), приготвен
Огледало с висока производителност
Стъклокерамичен материал със специални свойства се използва в електромагнитни артилерийски снаряди за прозорци поради отличните си електрически свойства и устойчивост на висока температура. Специална стъклокерамика се използва в електромагнитния прозорец на пусковата установка поради нейната устойчивост на висока температура и подходящи електрически свойства. Силициевият нитрид (безоксидна керамика) има отлична механична якост и диелектрични свойства и се използва в радарните обтекатели на най-новите системи за противоракетна отбрана. Микровълните или друга енергия могат да преминат през този материал, за да локализират целите. Високата му механична якост позволява на ракетната система да издържи на ерозията и температурните промени, които възникват по време на свръхскоростен полет през атмосферата. Керамиката от нано-итриев оксид (вид оксидна керамика) също се разработва за използване в инфрачервени прозрачни прозорци за ракети.
Прозрачни материали като предни стъкла, противовзривни щитове и сензори за самолети също се разработват за използване в авиацията. Шпинелният керамичен материал (магнезиев алуминат), подходящ за сензора, има отлични оптични свойства в инфрачервената област, докато предишното защитно устройство абсорбира енергия, което влияе върху ефективността на комуникацията на сигнала. Търсенето на военни керамични кондензатори за информационни електронни устройства е силно. Електронната керамика в допълнение към това, че се използва широко в цивилната област, с ускоряването на информационните технологии на оръжията и оборудването, като керамични кондензатори като електронна керамика във военната област, нараства търсенето, особено чип многослоен керамичен кондензатор (MLCC , пазарен дял над 90%), а военният пазар има по-високи изисквания за качество на кондензаторите. Пазарният размер на военните керамични кондензатори в Китай поддържа ръст от над 10% през годините.
В бронята се използват керамични материали и композити с керамична матрица
Като защитен слой на бронежилетки, бойни самолети и бронирани превозни средства. Бронежилетката се състои главно от две части на кожуха и бронирания слой, бронираният слой може да абсорбира кинетичната енергия на бойната глава или шрапнела, нискоскоростната бойна глава или шрапнелът има очевиден защитен ефект, при контрола на определена депресия може да намали увреждане на човешкия гръден кош, корема. Горещо пресовани композити от борен карбид и керамична матрица от силициев карбид могат да се използват за създаване на здрави палуби за каски против атака. Китай е трите най-големи производители на бронежилетки в света, на международния пазар цената на бронежилетките в нашата страна е около 500 щатски долара, докато цената на бронежилетките в други страни е около 800 щатски долара по отношение на производствените разходи , страната ни има предимства. В сравнение с традиционните материали като пластмаси и метали, усъвършенстваните керамични материали имат предимствата на леко тегло, устойчивост на висока температура, висока твърдост, устойчивост на триене, устойчивост на корозия, малък коефициент на триене и специална проводимост. Често използваните керамични листови материали са титанов диборид, борен карбид, силициев карбид, алуминиев оксид и др. Той се използва широко в леки и издръжливи бронежилетки срещу среднокалибрени оръдия. Горещо пресованата керамика от борен карбид и силициев карбид може да оптимизира структурната комбинация от композитни материали за създаване на здрави бронирани плочи, устойчиви на множество удари. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook и други военни хеликоптери са оборудвани с керамични бронирани системи, които включват компоненти като керамични бронирани седалки, керамични компоненти и системи от керамични панели.