耐高温材料

钛及其合金的主要特点是 : (1)比重较小，仅约为铁的一半稍高； (2)强度较高，可与钢铁相匹比，而比强度则是目前金属材料中最高的； (3)耐腐蚀性强，无论在大气、海水中以及在含硝酸和氯气的氯化介质中， 其 抗蚀能力都相当高，抗应力腐蚀的能力也很强； (4)加工成型以及焊接等工艺性能也相当好。
１９９２年，日本石川岛播磨重工业公司开发出耐高温达２ １００℃的航天飞机用超耐热材料。这种材料是用在炭素板 中加进了炭素纤维的复合材料表面又涂上一层陶瓷材料制成 的。炭素复合材料轻而且耐高温，所以被看成是有希望的宇 宙空间用材料，但是它有一个缺点，在重新进入大气层圈时 就会被烧坏。因此，世界上都在研究在复合材料表面涂炭化 硅素等陶瓷材料，以便使其不燃烧。 石川岛播磨重工业公司向新材料的试验片上以５马赫至７马 赫的速度喷射氧和氮的超高温等离子体，制造同宇宙飞船重 新进入大气层时大致相同的条件，并在这种状态下进行了测 试。新材料表面达到了２１００℃，并维持了１８分钟，新 材料表面既没有出现裂缝也丝毫没有剥落。这表明这种耐高 温材料在航空航天领域具有极高的使用价值。
现在的航空耐高温材料都围绕着解决高速飞行而进行巨大的研究工作， 由于高速飞行的发展，无论是飞行器表面还是内部动力装置都带来了高温问题。 提高发动机的推力与有效工作系数，需要提高工作温度或压缩比，比如：涡轮 喷气发动机的进气温度从815度升高到1040度，推力相应增大30%--40%。这 就使材料面临着高温高应力的问题，增大压缩比就需要材料在更高的温度下保 持现有的抗蠕变性能。自飞机问世至2O世纪60年代初。航空发动机材料主要 采用钢材和铝材，钢材主要用于发动机的齿轮、涡轮轴、涡轮盘、燃烧室外壳 等一些主要承力部件的制造；而铝基材料则主要用于压气机叶轮、叶片、油泵 壳体等部件。由于各部件所处工作环境不同(温度、受力等)，因此，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材料的 组分也不同。但这两类材料自身的刚度、强度等固素，限制了人们对发动机性 能的更高要求，特别是严重影响了发动机推重比的提高。此外铝基材最的的提 点就是易腐蚀，严重影响了发动机的使用寿命。70年代初期，C／C复合材料 开始出现．这是一种新型的特种工程材料。除了具有石墨的各种优点外。强度 和冲击韧性比石墨高5—1O倍．刚度和耐磨性高，化学厦足寸稳定性好，适于 高温技术领域。准备用于制造加力燃烧室筒、叶片盘整体结构、涡轮厦尾啧管 等部件。但其研制、应用进展缓慢。
钛合金在现代飞机上的应用越来越广泛,尤其是在高性能战斗机的风扇叶片、 压气机叶片、盘、轴、机匣、骨架、蒙皮、机身隔框和起落架大都需要钛合金。 在航天工业中,使用钛及其合金制造燃料储箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴导管、 人造卫星外壳等。所以,现代航空航天工业中钛被称为不可缺少的太空金属 钛是 同素异构体，熔点为1668℃，温度低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛； 高于882℃时呈体心立方晶格结构，称为β钛。通过添加合金元素，使其相变温度 及相分含量改变，可得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金可分为三类：α钛 合金(TA)、(α+β)钛合金(TC)和β钛合金(TB)。其中， 钛合金的切削加工性最 好，(α+β)钛合金次之，β钛合金最难加工。
在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位。与铁基和钴基高 温合金相比，镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性，广泛应用于制作航 空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。在目前的先进发动机上，不仅涡轮叶片 和燃烧室，甚至于压气机后几级叶片和盘也开始使用镍基高温合金. 高温合金的 发展动力直接来自于燃气涡轮发动机的发展。为满足航空汽轮发动机推力和效率的 日益增长、工作温度不断提高的需要，一些新型高温合金和先进生产制造技术及工 艺相继产生 。涡轮叶片最高使用温度的提高一半得益于叶片设计，半得益于合金研 发及工艺的进展，包括成分和结构的优化，。从40年代到50年代中期，合金主要是 通过成分调整来提高合金性能。50年代后期以后，合金性能主要以工艺的改进来不 断提高，如真空冶炼、精密铸造，不但合金化程度可以进步提高，而且合金质量容 易得到保证。进入6O年代，相继出现定向凝固、单晶合金、粉末冶金高温合金、定 向共晶及机械合金化等新工艺，使合金性能不断提高
镍基高温合金的发展趋势是耐高温能力更强的单晶高温合金。单晶高温合 金由于其优异的高温力学性能得到了广泛应用。至今，单晶高温合金已经发展 到第四代。使用温度接近合金熔点80-9096的第三代镍基单晶高温合金代表了 上个世纪末高温合金发展的最高水平。目前，更加优良的第四代单晶的研制已 经取得了初步进展。
(讯纳传递 2012-09-19)近日，最新型的航天航空耐高 温膨胀材料终于在北京揭开了神秘面纱，它的精彩亮相或 将对航天航空领域的材料技术开发有着重要的意义。 据了解，此种材料利用了世界上先进的无机纳米材料 在高温下进行增链、材料转化反应制成的一种不可逆的晶 体转化，是一种最新的无机材料高温膨胀技术，胶线膨胀 率可以达到15%，且冷却后不产生收缩。 根据材料的研发厂家北京志盛威华化工有限公司介绍， 耐高温膨胀材料，采用志盛威华特制高温无机硅酸盐溶液， 耐温可以达到1800℃，可以耐火烧烤，材料选用再提炼稀 土氧化物、再膨胀莫来石、气化SiO2粉等精加工而成。志 盛威华拥有材料独家的核心研发技术，科研技术水平世界 领先。ZS-1072耐高温膨胀材料PH值为中性的胶粘分散体系， 粘合强度高，耐压抗冲刷能力强，而且对涂刷物体没有任 何腐蚀，而且可以在高温下保持良好的粘接性能和抗腐蚀 性，硬度高、无任何挥发物产生，使用寿命长，在航天航 空上得以广泛应用。