16. januára 2020 naša spoločnosť urobila nové prelomy vo výrobe vojenských nových materiálov špeciálna keramika, vrátane superzliatin, uhlíkových vlákien a špeciálnych keramických materiálov. Špeciálne keramické materiály majú obrovské výhody v porovnaní s konvenčnými materiálmi: Jeho hustota je iba 1/4 až 1/3 vysokoteplotnej kovovej zliatiny, vysoká pevnosť, odolnosť proti opotrebeniu, má dobrú odolnosť voči vysokým teplotám, odolnosť proti tečeniu pri vysokých teplotách, možno použiť v letectvo, vojenská a priemyselná oblasť, najmä v oblasti horúcich častí leteckých motorov, majú výhody. 1) pole leteckých motorov: Ide o ideálny materiál na vývoj leteckého motora s vysokým pomerom ťahu k hmotnosti, od ktorého sa očakáva, že nahradí superzliatinu; 2) Letecké pole: možno použiť pre tepelné konštrukčné časti raketových motorov, systém tepelnej ochrany lietadiel atď.; 3) Automobilový priemysel: zlepšenie výkonu vozidla a zníženie telesnej hmotnosti; 4) Jadrová energia: možno použiť pre jadrové vysokoteplotné komponenty a materiály na obaľovanie jadrového paliva; 5) Zbrane: na hlaveň.
Používa sa na zlepšenie účinnosti turbínových motorov
Keramika má vysokú tepelnú odolnosť a keramické matricové kompozity a keramické tepelné bariérové povlaky sa môžu použiť na zvýšenie účinnosti turbínových motorov. Keramika môže pracovať pri teplotách nad 1100 stupňov C s malým alebo žiadnym chladením a kompozity s keramickou matricou sú o 30 až 50 percent ľahšie ako v súčasnosti používané kovové zliatiny. Keď sú kompozitná vložka horáka a lopatky turbíny potiahnuté keramikou, prevádzková teplota sa môže zvýšiť na 1650 stupňov C a komponenty môžu byť chránené v prostredí spaľovania. Viaczložkové keramické povlaky na báze oxidu hafnia boli testované nepretržite počas 300 hodín pri 1650 stupňoch.
Používa sa pre letecký motor a brzdový kotúč lietadla
Pre letecké motory je zvýšenie teploty plynu v prednej časti turbíny hlavným technickým spôsobom, ako zvýšiť ťah motora. Súčasná teplota plynu v prednej časti turbíny sa však postupne priblížila k bodu topenia samotnej superzliatiny a priestor na zvýšenie teploty je len malý. Preto sú potrebné alternatívne materiály. Kompozity s keramickou matricou majú vysokú tepelnú odolnosť a možno ich použiť pre komponenty hot-end. Výsledky ukazujú, že kompozity s keramickou matricou môžu zvýšiť teplotu plynu v prednej časti turbíny o viac ako 300 K. Zároveň je hustota kompozitného materiálu s keramickou matricou malá, čo prispieva k zníženiu hmotnosti motora. Keďže priemysel civilného letectva pokračuje v úsilí o vyššiu palivovú účinnosť, spoločnosť GE očakáva, že používanie kompozitov s keramickou matricou v letectve v priebehu nasledujúceho desaťročia desaťnásobne vzrastie. V porovnaní s predchádzajúcou generáciou karbón-keramických brzdových kotúčov sa koeficient statického trenia zvýši 1-2-krát, útlm trenia za mokra sa zníži o viac ako 60 %, miera opotrebovania sa zníži o viac ako 50 % a životnosť sa predĺži 1-2-krát. Výrobný cyklus sa zníži o 2/3, výrobné náklady sa znížia o 1/3, spotreba energie sa zníži o 2/3 a nákladová výkonnosť sa zvýši 2-3-krát. V súčasnosti je to jediný materiál na svete, ktorý nedokáže oslabiť fyzikálne vlastnosti v prostredí s vysokou teplotou 1500 stupňov. Po propagácii a aplikácii môže každý rok ušetriť asi 300 miliónov juanov na nákladoch na čínske civilné lietadlá.
Pre komponenty tepelnej konštrukcie raketových motorov
Kompozity s keramickou matricou možno použiť v raketových motoroch. Kompozit s keramickou matricou je ideálny materiál tepelnej štruktúry pre motor rakiet na kvapalné palivo vďaka svojej vysokej odolnosti voči tepelným šokom, vysokej chemickej stabilite voči kvapalnému pohonu, odolnosti voči vysokej teplote v porovnaní s kovovými materiálmi a vysokej odolnosti voči tečeniu.
Materiály tepelnej ochrany pre vesmírne dopravné prostriedky a rakety
Počas procesu vstupu kozmickej lode do atmosféry je teplota predného kužeľa a prednej hrany krídla kozmickej lode až 1650 stupňov v dôsledku silného aerodynamického zahrievania. Systém tepelnej ochrany je jednou z kľúčových technológií kozmických lodí. Konštrukcia systému tepelnej ochrany prvej generácie je založená na myšlienke oddelenia uvoľňovania tepla od konštrukcie, to znamená pridania systému uvoľňovania tepla mimo chladiacej konštrukcie. Vývoj kompozitov C/SiC integroval nosnú štruktúru a uvoľňovanie tepla lietadla. Najmä po nehode spôsobenej zlyhaním systému tepelnej ochrany Columbie pritiahol kompozit C/SiC keramickej matrice väčšiu pozornosť. Komponenty tepelných konštrukčných materiálov zahŕňajú predné kužele, vodiace rebrá, krídla a krycie dosky raketoplánov a rakiet.
Keramický porézny izolačný materiál má rovnomerné rozloženie pórov, vysokú pórovitosť, malú objemovú hustotu, s vyvinutým špecifickým povrchom a jedinečným výkonom, v porovnaní s kovovou štruktúrou tepelnej ochrany, koeficient tepelnej rozťažnosti keramických poréznych dlaždíc je nízky, aj keď je teplotný rozdiel veľké, nespôsobí veľké tepelné namáhanie a deformáciu materiálu. Súčasne, pretože čím nižšia je hustota vrstvy tepelného štítu, tým vyššia je účinnosť vrstvy tepelného štítu a čím menšia je hmotnosť, nízka hustota keramickej poréznej izolačnej dlaždice môže priniesť lepšiu manévrovateľnosť lietadla, zvýšiť viac užitočné zaťaženie a odolávať vyšším teplotám. Keramické porézne izolačné obklady v porovnaní s flexibilnými tepelno-ochrannými konštrukciami znesú vyšší tepelný tok, vydržia určitú záťaž a dokážu udržať aerodynamický tvar lietadla nezmenený. Na základe vyššie uvedených výhod sa štruktúra tepelnej ochrany keramických poréznych dlaždíc široko používa v opakovane použiteľných nosných raketách, ktoré zaberajú väčšinu systému tepelnej ochrany kozmických lodí. Podľa vnútornej štruktúry materiálu možno keramické porézne izolačné materiály rozdeliť na izolačné materiály z keramických vlákien a izolačné materiály z keramických pórov. Niektoré vojenské vrtuľníky sú vybavené keramickými pancierovými systémami, vrátane keramických pancierových sedadiel, keramických komponentov a keramických panelových systémov. Okrem toho sa kompozity s keramickou matricou používajú aj v obrnených bojových vozidlách armády, ako je napríklad stredné obrnené vozidlo Stryker.
Používa sa v optických systémoch, ako sú satelitné zrkadlá
Keramické materiály sú transparentné pre určité typy energie, ako je svetlo alebo iná podobná forma, takže keramiku možno použiť v infračervených kupolách, ochrane senzorov a multispektrálnych oknách. Okrem optických vlastností majú pokročilé keramické materiály odolnosť proti opotrebovaniu, vysokú pevnosť a tepelnú stabilitu, ktorú tieto zariadenia vyžadujú. Požiadavky na vlastnosti materiálov satelitných zrkadiel sú nízka hustota, veľká špecifická tuhosť, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti CTE, vysoká tepelná vodivosť a primeraná pevnosť a tvrdosť, navrhovateľnosť atď. Spracovanie sklenených zrkadiel a kovových zrkadiel na veľké a ľahké zrkadlá má určité obmedzenia. Preto sa kompozitné zrkadlo C/SiC študuje doma aj v zahraničí, kompozitný materiál má nízku hustotu, vysokú tuhosť, malý koeficient tepelnej rozťažnosti pri nízkych teplotách a dobrú tepelnú vodivosť, ideálne sú tepelné a mechanické vlastnosti a môže získať vynikajúci povrch leštenie, je veľmi ideálnym základným materiálom pre satelitné zrkadlo. Spojené štáty, Rusko, Nemecko, Kanada atď., s použitím kompozitného materiálu z karbidu kremíka vystuženého uhlíkovými vláknami (Cf/SiC) pripraveného
Vysoko výkonné zrkadlo
Sklokeramický materiál so špeciálnymi vlastnosťami sa používa v elektromagnetických okenných delostreleckých granátoch pre svoje vynikajúce elektrické vlastnosti a odolnosť voči vysokej teplote. Špeciálna sklokeramika je použitá v elektromagnetickom okne odpaľovača zbraní pre jej vysokú teplotnú odolnosť a vhodné elektrické vlastnosti. Nitrid kremíka (neoxidová keramika) má vynikajúcu mechanickú pevnosť a dielektrické vlastnosti a používa sa v radarových krytoch najnovších raketových systémov protivzdušnej obrany. Mikrovlny alebo iná energia môže prechádzať týmto materiálom, aby lokalizovala ciele. Jeho vysoká mechanická pevnosť umožňuje raketovému systému odolávať erózii a teplotným zmenám, ku ktorým dochádza počas hyperrýchlostného letu atmosférou. Nano-ytria oxidová keramika (druh oxidovej keramiky) sa tiež vyvíja na použitie v raketových infračervených priehľadných oknách.
Pre použitie v letectve sa vyvíjajú aj priehľadné materiály, ako sú čelné sklá, ochranné štíty a letecké senzory. Spinelový keramický materiál (hlinitan horečnatý) vhodný pre senzor má vynikajúce optické vlastnosti v infračervenej oblasti, zatiaľ čo predchádzajúce ochranné zariadenie absorbuje energiu, čo ovplyvňuje účinnosť komunikácie signálu. Dopyt po vojenských keramických kondenzátoroch pre informačné elektronické zariadenia je silný. Okrem toho, že elektronická keramika je široko používaná v civilnej oblasti, s akceleráciou informačných technológií zbraní a vybavenia, ako sú keramické kondenzátory, ako je elektronická keramika, vo vojenskej oblasti rastie dopyt, najmä čipový viacvrstvový keramický kondenzátor (MLCC , podiel na trhu viac ako 90 %) a vojenský trh má vyššie požiadavky na kvalitu kondenzátorov. Veľkosť trhu čínskych vojenských keramických kondenzátorov si v priebehu rokov udržala rast o viac ako 10 %.
V brnení sa používajú keramické materiály a kompozity s keramickou matricou
Ako ochranná vrstva na pancier, bojové lietadlá a obrnené vozidlá. Pancier sa skladá hlavne z bundy a nepriestrelnej vrstvy dvoch častí, nepriestrelná vrstva môže absorbovať kinetickú energiu hlavice alebo šrapnelu, nízkorýchlostná hlavica alebo šrapnel má zjavný ochranný účinok, pri kontrole určitej depresie môže znížiť poškodenie ľudského hrudníka, brucha. Za tepla lisované kompozity karbidu bóru a karbidu kremíka s keramickou matricou možno použiť na vytvorenie robustných protiútočných palubných prilieb. Čína je tromi najväčšími svetovými výrobcami nepriestrelnej vesty, na medzinárodnom trhu je cena nepriestrelnej vesty u nás približne 500 amerických dolárov, zatiaľ čo cena nepriestrelnej vesty v iných krajinách je približne 800 amerických dolárov, pokiaľ ide o výrobné náklady , naša krajina má výhody. V porovnaní s tradičnými materiálmi, ako sú plasty a kovy, pokročilé keramické materiály majú výhody nízkej hmotnosti, vysokej teplotnej odolnosti, vysokej tvrdosti, odolnosti proti treniu, odolnosti proti korózii, malého koeficientu trenia a špeciálnej vodivosti. Bežne používané keramické plošné materiály sú diborid titánu, karbid bóru, karbid kremíka, oxid hlinitý atď. Je široko používaný v ľahkých a odolných pancieroch proti zbraniam stredného kalibru. Za tepla lisovaná keramika z karbidu bóru a karbidu kremíka môže optimalizovať štrukturálnu kombináciu kompozitných materiálov na vytvorenie silných pancierových plátov odolných voči viacnásobným nárazom. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook a ďalšie vojenské vrtuľníky sú vybavené keramickými pancierovými systémami, ktoré zahŕňajú komponenty, ako sú keramické pancierové sedadlá, keramické komponenty a systémy keramických panelov.