炭炭复合材料坩埚可以应用在哪些方面?
C/C复合材料坩埚在熔炼金属,稀贵金属、非金属方面有很大的使用。C/C复合资料是指以炭纤维或其织物为增强相,以化学气相浸透的热解炭或液相浸渍-炭化的树脂炭、沥青炭为基体组成的一种纯炭多相结构。它源于1958年,美国Chance-Vought公司因为实验室事端,在炭纤维树脂基复合资料固化时超过温度,树脂炭化构成C/C复合资料。
炭/炭(C/C)复合资料是一种新型高功能结构、功能复合资料,具有高强度、高模量、高断裂韧性、高导热、隔热优异和低密度等优异特性,在机械、电子、化工、冶金和核能等范畴中得到广泛使用,并且在航天、航空和国防范畴中的关键部件上许多使用。我国对C/C复合资料的研讨和开发主要集中在航天、航空等高技术范畴,较少进入民用高功能、低成本C/C复合资料的研讨。现在全体研讨还停留在对资料微观功能的追求上,对资料安排结构和功能可控性、可调性等基础研讨还适当单薄,难以满意国民经济发展对高功能C/C复合资料的需求。因而,开展高功能C/C复合资料的基础研讨具有严重的科学含义和社会、经济效益。
1、刹车范畴的使用
C/C复合资料刹车盘的实验性研讨于上世纪1973年第一次用于飞机刹车。现在,一半以上的C/C复合资料用做飞机刹车装置。高功能刹车资料要求高比热容、高熔点以及高温下的强度,C/C复合资料正好是赢了这一要求,制造的飞机刹车盘重量轻、耐高温、比热容比钢高2.5倍,同金属刹车相比,可节约40%的结构重量。碳刹车盘的运用寿命是金属的5~7倍,刹车力矩平稳,刹车时噪音小,因而碳刹车盘的面世被认为是刹车资料发展史上的一次严重的技术进步。现在法国欧洲动力、碳工业等公司已经批量生产C/C复合资料刹车片,英国邓禄普公司也已许多生产C/C复合资料刹车片,用于赛车、火车和战斗机的刹车资料。
2、先进飞行器上的使用
导弹、载人飞船、航天飞机等 ,在再入环境时飞行器头部遭到强激波, 对头部发生很大的压力,其最苛刻部位温度可达2760℃,所以有必要选择能够接受再入环境苛刻条件的资料。规划合理的鼻锥外形和选材,能使实际流入飞行器的能量仅为整个热量1%~10%左右。对导弹的端头帽,也要求防热资料在再入环境中烧蚀量低,且烧蚀均匀对称,同时期望它具有吸波才能、抗核爆辐射功能和全天候运用的功能。三维织造的 C/C复合资料,其石墨化后的热导性足以满意弹头再入时由160 ℃至气动加热至1700 ℃时的热冲击要求,可以防备弹头鼻锥的热应力过大引起的全体破坏;其低密度可进步导弹弹头射程,已在许多战略导弹弹头上得到使用。除了导弹的再入鼻锥,C/C 复合资料还可作热防护资料用于航天飞机。
3、固体火箭发动机喷管上的使用
C/C复合资料自上世纪70 年代首次作为固体火箭发动机(SRM) 喉衬飞行成功以来,极大地推动了SRM喷管资料的发展。选用 C/C 复合资料的喉衬、扩张段、延伸出口锥,具有极低的烧蚀率和良好的烧蚀轮廓,可进步喷管功率1 %-3%,即可大大进步了SRM 的比冲。喉衬部一般选用多维织造的高密度沥青基C/C复合资料,增强体多为全体针刺碳毡、多向织造等,并在外表涂覆SiC以进步抗氧化性和抗冲蚀才能。美国在此方面的使用有:①"民兵2Ⅲ"导弹发动机第三级的喷管喉衬资料; ②"北极星"A27 发动机喷管的收敛段;③MX 导弹第三级发动机的可延伸出口锥(三维织造薄壁 C/C 复合资料制品)。俄罗斯用在潜地导弹发动机的喷管延伸锥(三维织造薄壁 C/C复合资料制品) 。
4、C/C 复合资料用作高温结构资料
因为 C/C 复合资料的高温力学功能,使之有可能成为工作温度达1500-1700 ℃的航空发动机的理想资料,有着潜在的发展前景。
5、涡轮发动机
C/C复合资料在涡轮机及燃气系统 (已成功地用于燃烧室、导管、阀门)中的静止件和滚动件方面有着潜在的使用前景,例如用于叶片和活塞,可明显减轻重量 ,进步燃烧室的温度 ,大幅度进步热功率。
6、内燃发动机
C/C复合资料因其密度低、优异的冲突功能、热膨胀率低,然后有利于控制活塞与汽缸之间的空地,现在正在研讨开发用其制活塞。