W dniu 16 stycznia 2020 roku nasza firma dokonała nowych przełomów w produkcji nowych materiałów wojskowych, ceramiki specjalnej, w tym nadstopów, włókien węglowych i specjalnych materiałów ceramicznych. Specjalne materiały ceramiczne mają ogromne zalety w porównaniu z materiałami konwencjonalnymi: jego gęstość wynosi tylko 1/4 do 1/3 wysokotemperaturowego stopu metalu, wysoka wytrzymałość, odporność na zużycie, dobra odporność na wysokie temperatury, odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze, może być stosowany w lotnictwo, wojsko i przemysł, szczególnie w gorących częściach silników lotniczych, mają zalety. 1) dziedzina silników lotniczych: jest to idealny materiał do opracowania silnika lotniczego o wysokim stosunku ciągu do masy, który ma zastąpić nadstop; 2) Dziedzina lotnicza: może być stosowana do termicznych części konstrukcyjnych silników rakietowych, systemów ochrony termicznej samolotów itp.; 3) Przemysł motoryzacyjny: poprawa osiągów pojazdów i zmniejszenie masy ciała; 4) Energia jądrowa: może być stosowana do wysokotemperaturowych komponentów jądrowych i materiałów okładzinowych paliwa jądrowego; 5) Broń: do lufy.
Stosowany do poprawy wydajności silników turbinowych
Ceramika jest odporna na wysoką temperaturę, a kompozyty z osnową ceramiczną i ceramiczne powłoki stanowiące barierę termiczną mogą być stosowane w celu zwiększenia wydajności silników turbinowych. Ceramika może pracować w temperaturach powyżej 1100 stopni C przy niewielkim lub żadnym chłodzeniu, a kompozyty z osnową ceramiczną są od 30 do 50 procent lżejsze niż obecnie stosowane stopy metali. Gdy zarówno kompozytowa wykładzina palnika, jak i łopatki turbiny są pokryte ceramiką, temperaturę roboczą można podnieść do 1650 stopni C, a elementy można chronić w środowisku spalania. Wieloskładnikowe powłoki ceramiczne na bazie tlenku hafnu badano w sposób ciągły przez 300 godzin w temperaturze 1650 stopni.
Stosowany do silników lotniczych i tarcz hamulcowych samolotów
W przypadku silników lotniczych zwiększenie temperatury gazu z przodu turbiny jest głównym technicznym sposobem zwiększenia ciągu silnika. Jednakże aktualna temperatura gazu z przodu turbiny stopniowo zbliża się do temperatury topnienia samego nadstopu i niewiele jest miejsca na wzrost temperatury. Dlatego potrzebne są alternatywne materiały. Kompozyty z osnową ceramiczną mają odporność na wysoką temperaturę i mogą być stosowane do komponentów hot-end. Wyniki pokazują, że kompozyty z osnową ceramiczną mogą zwiększać temperaturę gazu w przedniej części turbiny o ponad 300 K. Jednocześnie gęstość materiału kompozytowego z osnową ceramiczną jest niewielka, co sprzyja redukcji masy silnika. Ponieważ przemysł lotnictwa cywilnego w dalszym ciągu dąży do większej efektywności paliwowej, GE spodziewa się, że w ciągu następnej dekady zastosowanie kompozytów z osnową ceramiczną w lotnictwie wzrośnie dziesięciokrotnie. W porównaniu z poprzednią generacją tarcz hamulcowych z ceramiki węglowej, współczynnik tarcia statycznego jest zwiększony 1-2 razy, tłumienie tarcia na mokro jest zmniejszone o ponad 60%, stopień zużycia jest zmniejszony o ponad 50%, a żywotność wzrasta 1-2 razy. Cykl produkcyjny zostaje skrócony o 2/3, koszt produkcji zostaje zmniejszony o 1/3, zużycie energii zostaje zmniejszone o 2/3, a wydajność kosztowa wzrasta 2-3 razy. Obecnie jest to jedyny materiał na świecie, który nie może osłabić właściwości fizycznych w środowisku o wysokiej temperaturze 1500 stopni. Po promocji i zastosowaniu można co roku zaoszczędzić około 300 milionów juanów na kosztach chińskich samolotów cywilnych.
Do elementów konstrukcji termicznej silników rakietowych
Kompozyty z osnową ceramiczną mogą być stosowane w silnikach rakietowych. Kompozyt z osnową ceramiczną jest idealnym materiałem na strukturę termiczną silnika rakietowego na ciecz ze względu na jego wysoką odporność na szok cieplny, wysoką stabilność chemiczną w stosunku do ciekłego paliwa, odporność na wysokie temperatury w porównaniu z materiałami metalowymi oraz wysoką odporność na pełzanie.
Materiały do ochrony termicznej pojazdów kosmicznych i rakiet
Podczas wchodzenia statku kosmicznego w atmosferę temperatura stożka przedniego i krawędzi natarcia skrzydła statku kosmicznego sięga 1650 stopni z powodu silnego nagrzewania aerodynamicznego. System ochrony termicznej jest jedną z kluczowych technologii statków kosmicznych. Konstrukcja systemu zabezpieczenia termicznego pierwszej generacji opiera się na idei wydzielenia odprowadzania ciepła z konstrukcji, czyli dodania układu odprowadzania ciepła na zewnątrz konstrukcji chłodzącej. Rozwój kompozytów C/SiC zintegrował konstrukcję nośną i odprowadzanie ciepła przez samolot. Zwłaszcza po wypadku spowodowanym awarią systemu ochrony termicznej Columbii, większe zainteresowanie wzbudził kompozyt z osnową ceramiczną C/SiC. Do elementów termicznych materiałów konstrukcyjnych zaliczają się stożki dziobowe, żebra prowadzące, skrzydła i osłony promów kosmicznych i rakiet.
Ceramiczny porowaty materiał izolacyjny ma równomierny rozkład porów, wysoką porowatość, małą gęstość objętościową, rozwiniętą powierzchnię właściwą i wyjątkowe właściwości w porównaniu z metalową strukturą ochrony termicznej, współczynnik rozszerzalności cieplnej porowatych płytek ceramicznych jest niski, nawet jeśli różnica temperatur wynosi duże, nie powodują dużych naprężeń termicznych i odkształceń materiału. Jednocześnie, ponieważ im niższa gęstość warstwy osłony termicznej, tym wyższa wydajność warstwy osłony termicznej i mniejsza masa, niska gęstość ceramicznej porowatej płytki izolacyjnej może zapewnić lepszą manewrowość samolotu, zwiększyć więcej ładowność i wytrzymuje wyższe temperatury. W porównaniu z elastycznymi konstrukcjami chroniącymi przed ciepłem, ceramiczne porowate płytki izolacyjne mogą wytrzymać większy strumień ciepła, wytrzymać określone obciążenie i mogą utrzymać niezmieniony kształt aerodynamiczny samolotu. W oparciu o powyższe zalety, struktura ochrony termicznej ceramicznych porowatych płytek izolacyjnych jest szeroko stosowana w pojazdach nośnych wielokrotnego użytku, zajmując większość systemu ochrony termicznej statku kosmicznego. Zgodnie z wewnętrzną strukturą materiału, ceramiczne porowate materiały izolacyjne można podzielić na materiały izolacyjne z włókien ceramicznych i materiały izolacyjne z porów ceramicznych. Niektóre helikoptery wojskowe są wyposażone w ceramiczne systemy opancerzenia, w tym ceramiczne fotele pancerne, komponenty ceramiczne i systemy paneli ceramicznych. Ponadto kompozyty z osnową ceramiczną są również stosowane w bojowych pojazdach opancerzonych armii, takich jak średni pojazd opancerzony Stryker.
Stosowany w układach optycznych, takich jak zwierciadła satelitarne
Materiały ceramiczne są przezroczyste dla niektórych rodzajów energii, takich jak światło lub inna podobna forma, dlatego ceramikę można stosować w kopułkach na podczerwień, ochronie czujników i oknach wielospektralnych. Oprócz właściwości optycznych zaawansowane materiały ceramiczne charakteryzują się odpornością na zużycie, wysoką wytrzymałością i stabilnością termiczną wymaganą przez te urządzenia. Wymagania eksploatacyjne materiałów na zwierciadła satelitarne to niska gęstość, duża sztywność właściwa, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej CTE, wysoka przewodność cieplna oraz odpowiednia wytrzymałość i twardość, możliwość projektowania itp. Przetwarzanie zwierciadeł szklanych i metalowych w duże i lekkie zwierciadła ma pewne ograniczenia. Dlatego lustro kompozytowe C/SiC jest badane w kraju i za granicą, materiał kompozytowy ma niską gęstość, wysoką sztywność, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej w niskich temperaturach i dobrą przewodność cieplną, właściwości termiczne i mechaniczne są idealne i mogą uzyskać doskonałą powierzchnię polerowanie, jest bardzo idealnym materiałem na podstawę lusterek satelitarnych. Stany Zjednoczone, Rosja, Niemcy, Kanada itp., stosując przygotowany materiał kompozytowy z węglika krzemu wzmocniony włóknem węglowym (Cf/SiC)
Lustro o wysokiej wydajności
Materiał szklano-ceramiczny o specjalnych właściwościach jest stosowany w elektromagnetycznych pociskach artyleryjskich okiennych ze względu na jego doskonałe właściwości elektryczne i odporność na wysoką temperaturę. W oknie elektromagnetycznym wyrzutni broni zastosowano specjalną ceramikę szklaną ze względu na jej odporność na wysoką temperaturę i odpowiednie właściwości elektryczne. Azotek krzemu (ceramika beztlenkowa) charakteryzuje się doskonałą wytrzymałością mechaniczną i właściwościami dielektrycznymi i jest stosowany w kopułach radarowych najnowszych rakietowych systemów obrony powietrznej. Mikrofale lub inna energia mogą przechodzić przez ten materiał, aby zlokalizować cele. Dzięki dużej wytrzymałości mechanicznej system rakietowy jest w stanie wytrzymać erozję i zmiany temperatury występujące podczas lotu z dużą prędkością przez atmosferę. Opracowywane są również materiały ceramiczne z nanotlenkiem itru (rodzaj ceramiki tlenkowej) do stosowania w oknach rakietowych przezroczystych na podczerwień.
Opracowywane są także materiały przezroczyste, takie jak szyby przednie, osłony przeciwwybuchowe i czujniki samolotów, do zastosowania w lotnictwie. Materiał ceramiczny spinelowy (glinian magnezu) odpowiedni do czujnika ma doskonałe właściwości optyczne w zakresie podczerwieni, podczas gdy poprzednie urządzenie zabezpieczające pochłania energię, wpływając na skuteczność przekazywania sygnału. Zapotrzebowanie na wojskowe kondensatory ceramiczne do informatycznych urządzeń elektronicznych jest duże. Ceramika elektroniczna oprócz tego, że jest szeroko stosowana w dziedzinie cywilnej, wraz z przyspieszeniem technologii informatycznych broni i sprzętu, takich jak kondensatory ceramiczne, takie jak ceramika elektroniczna w dziedzinie wojskowości, rośnie popyt, zwłaszcza wielowarstwowy kondensator ceramiczny z chipem (MLCC , udział w rynku przekraczający 90%), a rynek wojskowy ma wyższe wymagania jakościowe dla kondensatorów. Wielkość rynku chińskich wojskowych kondensatorów ceramicznych od lat rośnie o ponad 10%.
W zbrojach stosowane są materiały ceramiczne i kompozyty z osnową ceramiczną
Takie jak kamizelki kuloodporne, samoloty bojowe i warstwa ochronna pojazdów opancerzonych. Pancerz kuloodporny składa się głównie z kurtki i warstwy kuloodpornej z dwóch części, warstwa kuloodporna może absorbować energię kinetyczną głowicy bojowej lub odłamków, głowica bojowa lub odłamki o niskiej prędkości ma oczywiste działanie ochronne, przy kontrolowaniu określonej depresji może zmniejszyć uszkodzenie ludzkiej klatki piersiowej, brzucha. Tłoczone na gorąco kompozyty z węglika boru i węglika krzemu z osnową ceramiczną mogą być użyte do stworzenia solidnych, odpornych na ataki pokładów hełmów. Chiny to trzeci największy na świecie producent kamizelek kuloodpornych, na rynku międzynarodowym cena kamizelek kuloodpornych w naszym kraju wynosi około 500 dolarów amerykańskich, podczas gdy cena kamizelek kuloodpornych w innych krajach wynosi około 800 dolarów amerykańskich pod względem kosztów produkcji , nasz kraj ma zalety. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami, takimi jak tworzywa sztuczne i metale, zaawansowane materiały ceramiczne mają zalety lekkości, odporności na wysoką temperaturę, wysokiej twardości, odporności na tarcie, odporności na korozję, małego współczynnika tarcia i specjalnej przewodności. Powszechnie stosowanymi materiałami na arkusze ceramiczne są dwuborek tytanu, węglik boru, węglik krzemu, tlenek glinu i tak dalej. Jest szeroko stosowany w lekkich i trwałych kamizelkach kuloodpornych przeciwko broni średniego kalibru. Tłoczona na gorąco ceramika z węglika boru i węglika krzemu może zoptymalizować konstrukcyjną kombinację materiałów kompozytowych, tworząc mocne płyty pancerne odporne na wielokrotne uderzenia. Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook i inne helikoptery wojskowe są wyposażone w ceramiczne systemy opancerzenia, które obejmują takie komponenty, jak ceramiczne siedzenia pancerza, komponenty ceramiczne i systemy paneli ceramicznych.