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燃气轮机无冷却高温受感部设计及应用
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作者 李宏宇 刘绪鹏 +2 位作者 张校东 张龙 方明磊 《航空发动机》 北大核心 2023年第2期155-159,共5页
针对某型燃气轮机低排放燃烧室出口温度场测量无法采用常规气冷受感部的实际问题,基于高温陶瓷复合材料设计并应用了一种无冷却高温受感部。通过对高温陶瓷复合材料进行力学性能试验、氧化规律试验,首次将该材料应用于受感部主要承力部... 针对某型燃气轮机低排放燃烧室出口温度场测量无法采用常规气冷受感部的实际问题,基于高温陶瓷复合材料设计并应用了一种无冷却高温受感部。通过对高温陶瓷复合材料进行力学性能试验、氧化规律试验,首次将该材料应用于受感部主要承力部件,降低了设计及装配复杂度,避免了在试验过程中引入冷却介质、过多占用台架资源的问题,同时通过“内埋”式屏蔽罩设计提高了受感部的测试精度,计算结果表明:受感部的综合误差满足±1%的测试精度要求。燃烧室温度场测量试验结果表明:高温陶瓷复合材料能够在1200℃以上的高温环境下作为受感部主要承力部件使用,且温度数据变化情况与试验状态变化情况一致,能够反映燃烧室出口温度分布规律。 展开更多
关键词 高温受感部 高温陶瓷复合材料 无冷却“ 内埋”式屏蔽罩 低排放燃烧室 燃气轮机
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碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的性能与微结构 被引量:5
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作者 孙银洁 李秀涛 +2 位作者 宋扬 石晓斌 许春来 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期81-84,共4页
利用前驱体浸渍、裂解方法制备了两种超高温陶瓷基复合材料,并对材料的力学性能进行了评价。采用SEM、EDS表征手段分析了材料复合过程中的微观结构特征,获得了工艺过程中碳纤维、基体、界面特征及其变化规律。结果表明,材料致密化周期减... 利用前驱体浸渍、裂解方法制备了两种超高温陶瓷基复合材料,并对材料的力学性能进行了评价。采用SEM、EDS表征手段分析了材料复合过程中的微观结构特征,获得了工艺过程中碳纤维、基体、界面特征及其变化规律。结果表明,材料致密化周期减少,热处理时间缩短,对纤维的损伤减轻,能充分提高碳纤维的强度利用率,从而提高材料的力学性能。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料 碳纤维 前驱体 微观结构 性能
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超高温陶瓷复合材料ZrB2-HfB2-SiC电火花加工蚀除特性研究
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作者 于晴 杨晓冬 段晓明 《电加工与模具》 北大核心 2024年第6期1-7,共7页
ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC作为超高温陶瓷复合材料,具有高硬度与高脆性的特点。采用传统机械加工方法,刀具磨损严重,加工效率低。电火花加工不受材料硬度和脆性限制,是加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC材料的有效方法。但该复合材料具有非均质性和各... ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC作为超高温陶瓷复合材料,具有高硬度与高脆性的特点。采用传统机械加工方法,刀具磨损严重,加工效率低。电火花加工不受材料硬度和脆性限制,是加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC材料的有效方法。但该复合材料具有非均质性和各向异性,材料组分的不同作用机制导致其具有不同于电火花加工金属的材料蚀除过程和蚀除机制。利用高速摄像观测方法对电火花加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC时的单脉冲放电材料蚀除过程进行研究,分析其蚀除机制。结果表明:该材料在放电蚀除过程中发生了复杂的物理化学变化,SiC纤维主要为断裂蚀除;放电凹坑形状不规则,且不同位置的放电凹坑形貌差异很大。通过电火花微小孔加工实验,验证了电火花加工ZrB_(2)-HfB_(2)-SiC的可行性,发现微细电火花加工时其具有明显的极性效应。 展开更多
关键词 ZrB2-HfB2-SiC 高温陶瓷复合材料 电火花加工 蚀除
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超高温陶瓷及其复合材料的稀土改性研究进展 被引量:2
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作者 史扬帆 潘勇 +2 位作者 高扬 迟蓬涛 陈思安 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第2期682-693,共12页
超高温陶瓷及其复合材料因具有耐超高温、轻质和抗氧化烧蚀等优点,目前已成为航空航天领域热结构材料研究的热点和前沿。基于稀土化合物在热障涂层等领域的优异性能和成功应用,研究人员将稀土化合物引入超高温陶瓷及其复合材料中,改善... 超高温陶瓷及其复合材料因具有耐超高温、轻质和抗氧化烧蚀等优点,目前已成为航空航天领域热结构材料研究的热点和前沿。基于稀土化合物在热障涂层等领域的优异性能和成功应用,研究人员将稀土化合物引入超高温陶瓷及其复合材料中,改善氧化层的结构和性质,以期解决超高温陶瓷基复合材料氧化层增长速度偏快和宽温域高低温循环氧化层易剥落等问题。本文综述了稀土改性超高温陶瓷及其复合材料的研究现状,分析探讨了改性机理,并展望了未来的研究发展方向。 展开更多
关键词 高温陶瓷 高温陶瓷复合材料 稀土元素 氧化烧蚀行为 化合物改性 氧化层
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石墨烯/超高温陶瓷复合材料研究进展 被引量:2
5
作者 邢悦 孙川 +3 位作者 何鹏飞 胡振峰 任素娥 梁秀兵 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2734-2745,共12页
超高温陶瓷材料耐温性能优异,但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料,具有优异的力学、电学和热学性能,常被作为添加相来改性陶瓷基体,使其成为陶... 超高温陶瓷材料耐温性能优异,但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料,具有优异的力学、电学和热学性能,常被作为添加相来改性陶瓷基体,使其成为陶瓷复合材料中理想的增韧材料,实现复合材料的功能化和结构化。本文对石墨烯/超高温陶瓷基复合材料的制备工艺、仿生构筑、微观形貌、宏观性能等方面的研究成果进行了全面的综述,着重论述了石墨烯对超高温陶瓷基体的增韧作用效果及机理、热学性能、抗热震性能、抗氧化性能的影响,并对目前面临的挑战和未来发展进行展望。 展开更多
关键词 石墨烯 高温陶瓷复合材料 力学性能 抗热震性能 抗氧化性能
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碳化硅材料热学性能的研究与发展 被引量:1
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作者 白素媛 丛士博 +2 位作者 吴宝丽 白容榕 吴可 《山东化工》 CAS 2021年第5期90-91,96,共3页
碳化硅材料在航天工业中被用于热保护系统的超高温陶瓷复合材料。本文介绍了在高温氧化环境中使用的主要是碳化硅陶瓷复合材料,还分析了碳化硅的氧化过程和解决方案。碳化硅通常与碳纤维混合,用于非氧化物基体材料中,从而获得增强复合材... 碳化硅材料在航天工业中被用于热保护系统的超高温陶瓷复合材料。本文介绍了在高温氧化环境中使用的主要是碳化硅陶瓷复合材料,还分析了碳化硅的氧化过程和解决方案。碳化硅通常与碳纤维混合,用于非氧化物基体材料中,从而获得增强复合材料,在2600℃以上的温度下进行应用。进而,本文重点介绍了三代碳化硅纤维的发展以及简单说明了碳化硅纤维的两种商业制备方法。最后对碳化硅材料的抗氧化性和经济性上提出了一些展望。 展开更多
关键词 碳化硅 热保护系统 高温陶瓷复合材料 碳化硅纤维
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ZrB_2-SiC和C_(sf)/ZrB_2-SiC超高温陶瓷基复合材料烧蚀机理的研究 被引量:17
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作者 杨飞宇 张幸红 +1 位作者 韩杰才 杜善义 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期734-738,共5页
通过真空热压工艺制备了ZrB_2-SiC材料和C^(sf)(碳短纤维)/ZrB_2-SiC超高温陶瓷基复合材料.采用氧乙炔火焰在4186.8kW/m^2的热流下分别喷吹烧蚀两种材料180s.ZrB_2-SiC材料表面最高温度达到2406℃,烧蚀后质量烧蚀率为-0.14%,线烧蚀率为-... 通过真空热压工艺制备了ZrB_2-SiC材料和C^(sf)(碳短纤维)/ZrB_2-SiC超高温陶瓷基复合材料.采用氧乙炔火焰在4186.8kW/m^2的热流下分别喷吹烧蚀两种材料180s.ZrB_2-SiC材料表面最高温度达到2406℃,烧蚀后质量烧蚀率为-0.14%,线烧蚀率为-1×10^(-3)mm/s,C_(sf)/ZrB_2-SiC材料表面最高温度达到1883℃,烧蚀后质量烧蚀率为-0.19%,线烧蚀率为-4×10^(-4)mm/s.对两种材料烧蚀表面和剖面的分析发现,ZrB_2-SiC材料烧蚀后由表及里依次形成了疏松ZrO_2氧化层、SiC富集层和未反应层的三层结构,其中SiC富集层能够起到抗氧化的作用.C_(sf)/ZrB_2-SiC材料烧蚀后由外到内分别形成了ZrO_2-SiO_2氧化层、SiC耗尽层和未反应层的三层结构,其中最外层以ZrO_2为骨架,SiO_2弥合其中的结构有效地阻挡了烧蚀中氧的侵入. 展开更多
关键词 ZRB2-SIC Csf/ZrB2-SiC 高温陶瓷复合材料 烧蚀机理
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超高温陶瓷基复合材料制备与性能的研究进展 被引量:16
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作者 齐方方 王子钦 +4 位作者 李庆刚 王志 史国普 吴俊彦 李金凯 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期8-14,共7页
综述超高温陶瓷基复合材料的研究体系,制备技术,材料力学、抗氧化、抗烧蚀性能等方面的研究进展,重点关注碳化物、硼化物陶瓷基复合材料以及连续纤维增韧陶瓷基复合材料体系,简述烧结致密化制备工艺和连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制备... 综述超高温陶瓷基复合材料的研究体系,制备技术,材料力学、抗氧化、抗烧蚀性能等方面的研究进展,重点关注碳化物、硼化物陶瓷基复合材料以及连续纤维增韧陶瓷基复合材料体系,简述烧结致密化制备工艺和连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制备方法,重点解释碳纤维(Cf)在微观结构层面对于ZrB_2-SiC复合材料力学性能的影响,着重分析ZrC-SiC和ZrB_2-SiC复合材料的高温抗氧化和抗烧蚀性能,对超高温陶瓷基复合材料面临的挑战和发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料 制备 性能 综述
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超高温陶瓷基复合材料的改性和烧蚀行为 被引量:11
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作者 段刘阳 罗磊 王一光 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期762-769,782,共8页
高超音速飞行器热防护系统需要超高温陶瓷基复合材料,基于C/SiC复合材料的涂层和基体耐高温、抗烧蚀改性是制备超高温陶瓷基复合材料的有效方法。简述了C/SiC复合材料的制备方法和烧蚀性能,并在此基础上综述了超高温陶瓷单一组元和多元... 高超音速飞行器热防护系统需要超高温陶瓷基复合材料,基于C/SiC复合材料的涂层和基体耐高温、抗烧蚀改性是制备超高温陶瓷基复合材料的有效方法。简述了C/SiC复合材料的制备方法和烧蚀性能,并在此基础上综述了超高温陶瓷单一组元和多元复合组元对C/SiC复合材料涂层及基体改性的研究进展及其烧蚀行为,指出难熔金属硼化物和碳化物,如ZrB2、ZrC、TaC、HfC等单一或复合组元,可有效提高C/SiC复合材料高温抗氧化和抗烧蚀性能。针对未来往返飞行器对材料重复烧蚀的需求,初步阐述了基于C/SiC复合材料的超高温陶瓷基复合材料改性方法,并给出了在氧乙炔焰下重复烧蚀结果。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料 涂层改性 基体改性 烧蚀
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超高温陶瓷材料研究进展 被引量:9
10
作者 严春雷 袁蓓 查柏林 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3703-3707,共5页
超高温陶瓷材料以其优异的综合性能有望成为新一代高温热防护材料。目前超高温陶瓷材料主要分为烧结超高温陶瓷材料和连续纤维增强超高温陶瓷基复合材料,将对烧结超高温陶瓷材料的研究进展做重点介绍,随后简要介绍连续纤维增强超高温陶... 超高温陶瓷材料以其优异的综合性能有望成为新一代高温热防护材料。目前超高温陶瓷材料主要分为烧结超高温陶瓷材料和连续纤维增强超高温陶瓷基复合材料,将对烧结超高温陶瓷材料的研究进展做重点介绍,随后简要介绍连续纤维增强超高温陶瓷基复合材料的优势和研究概况。 展开更多
关键词 热防护 烧结超高温陶瓷材料 高温陶瓷复合材料
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碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的研究进展 被引量:4
11
作者 石林 闫联生 +1 位作者 张强 孟祥利 《炭素》 2021年第1期36-42,30,共8页
碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料能够在高温、高速粒子冲刷的极端环境下保持稳定的物理化学性质,因此被认为是火箭发动机和超高音速飞行器最具前景的热防护材料。本文系统综述了碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的不同制备工艺,分析了其... 碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料能够在高温、高速粒子冲刷的极端环境下保持稳定的物理化学性质,因此被认为是火箭发动机和超高音速飞行器最具前景的热防护材料。本文系统综述了碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的不同制备工艺,分析了其优缺点,并且总结了近年来材料性能的最新进展,初步分析了碳纤维种类、预制体结构,碳纤维体积分数、超高温陶瓷种类和体积分数等因素对试样性能的影响规律,还分析了试样的氧化烧蚀行为,并提出了材料的进一步的发展方向,希望对材料的进一步研究和应用起到推进作用。 展开更多
关键词 碳纤维增强超高温陶瓷复合材料 制备工艺 机械性能 氧化烧蚀
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反应熔渗C_(f)/(ZrB_(2))-ZrC-SiC超高温陶瓷基复合材料的优化制备及性能 被引量:3
12
作者 倪德伟 陈小武 +3 位作者 王敬晓 陈博文 姜佑霖 董绍明 《现代技术陶瓷》 CAS 2019年第5期293-312,共20页
受熔渗动力学控制,常规反应熔渗制备的超高温陶瓷基复合材料易存在纤维/界面损伤,基体大尺寸金属残留等问题,严重影响复合材料性能。近年来,中国科学院上海硅酸盐研究所建立了基于溶胶凝胶预成型体孔隙结构设计的超高温陶瓷基复合材料... 受熔渗动力学控制,常规反应熔渗制备的超高温陶瓷基复合材料易存在纤维/界面损伤,基体大尺寸金属残留等问题,严重影响复合材料性能。近年来,中国科学院上海硅酸盐研究所建立了基于溶胶凝胶预成型体孔隙结构设计的超高温陶瓷基复合材料反应熔渗新方法,揭示了预成型体孔隙结构对复合材料基体分布、界面损伤及性能的影响规律;发现反应熔渗超高温陶瓷基复合材料界面锆元素聚集现象,并首次提出反应类熔融界面损伤机制;提出准连续ZrC界面保护结构设计思路,有效缓解了反应熔渗纤维/界面损伤,实现反应熔渗Cf/(ZrB2)-ZrC-SiC超高温陶瓷基复合材料性能大幅提升。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料 反应熔渗 多孔预成型体结构设计 界面损伤
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可计及温度与层状结构影响的超高温陶瓷基复合材料涂层残余热应力理论表征模型 被引量:3
13
作者 王如转 罗春希 +3 位作者 李定玉 邢安 贾碧 李卫国 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期43-48,共6页
目的创建可计及温度与层状结构共同影响的超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层因热不匹配导致的残余热应力的理论表征模型。方法基于经典的层合板理论与超高温陶瓷基复合材料热物理性能参数对温度的敏感性研究,引入温度和层状结构对涂层... 目的创建可计及温度与层状结构共同影响的超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层因热不匹配导致的残余热应力的理论表征模型。方法基于经典的层合板理论与超高温陶瓷基复合材料热物理性能参数对温度的敏感性研究,引入温度和层状结构对涂层与基体层所受残余热应力的影响,形成各层残余热应力温度相关性的理论表征方法,并以ZrB_2-SiC复合材料涂层为例,利用该理论方法系统地研究了各种控制机制对残余热应力的影响及其随温度的演化规律。结果超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层所受的残余热应力随着温度的变化而变化,涂层热膨胀系数与基体层热膨胀系数差别越大,变化幅度越大。当涂层材料热膨胀系数大于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余拉应力,基体层材料遭受残余压应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受拉应力减小,而基体层所受压应力增大;当涂层材料热膨胀系数小于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余压应力,基体层材料遭受残余拉应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受压应力减小,而基体层所受拉应力增大。低温下,各层所受残余热应力对层厚与每层材料组成的变化比较敏感,随着温度的升高,敏感性降低。结论对于涂层材料,应设计涂层材料的热膨胀系数小于基体层材料的热膨胀系数,使涂层遭受残余压应力,这不仅能够降低材料表面产生裂纹的危险,同时可以抑制表面已有缺陷的扩展。同时应当设计相对较小的涂层厚度,以增大涂层所受的残余压应力,降低基体层所受的残余拉应力,有效提高整体材料在不同温度下的强度性能。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料涂层 残余热应力 热不匹配 温度 层状结构 理论模型
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热压碳纤维增强超高温陶瓷的研究进展
14
作者 赖俊杰 王坤杰 《炭素》 2023年第1期16-19,共4页
超高温陶瓷基复合材料(UHTCMCs)是由超高温陶瓷(UHTCs)与碳或碳化硅纤维与预制体结合而成的一种新型材料。这些复合材料的附加值在于能够将纤维增强复合材料的耐损伤性与UHTC的耐高温性相结合。本文初步分析了碳纤维种类,纤维体积含量,... 超高温陶瓷基复合材料(UHTCMCs)是由超高温陶瓷(UHTCs)与碳或碳化硅纤维与预制体结合而成的一种新型材料。这些复合材料的附加值在于能够将纤维增强复合材料的耐损伤性与UHTC的耐高温性相结合。本文初步分析了碳纤维种类,纤维体积含量,复合材料基体类型等因素对相关试样性能的影响,并提出了材料的进一步发展方向,为推动热压碳纤维增强超高温陶瓷的深入研究提供参考。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料 热压烧结 机械性能 抗氧化性能
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ZrC-SiC陶瓷改性C/C复合材料的制备及抗烧蚀性能的研究进展
15
作者 赖俊杰 王坤杰 张兆甫 《炭素》 2023年第4期27-40,6,共15页
ZrC陶瓷具有高熔点、高硬度、高热导率的优点,还具有适中的热膨胀率、良好的抗氧化烧蚀性、耐辐射性能,这些优异的性能使其能够适应超高温极端环境。本文对ZrC-SiC陶瓷基复合材料的制备方法、抗烧蚀性能的测试方法、烧蚀机理以及抗烧蚀... ZrC陶瓷具有高熔点、高硬度、高热导率的优点,还具有适中的热膨胀率、良好的抗氧化烧蚀性、耐辐射性能,这些优异的性能使其能够适应超高温极端环境。本文对ZrC-SiC陶瓷基复合材料的制备方法、抗烧蚀性能的测试方法、烧蚀机理以及抗烧蚀性能研究现状进行了介绍。初步分析了陶瓷基体、界面层以及制备工艺对材料抗烧蚀性能的影响,并提出了材料的进一步发展方向,为推动ZrC基超高温陶瓷的深入研究提供参考。 展开更多
关键词 ZRC 高温陶瓷复合材料 制备方法 抗烧蚀性能
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超高温陶瓷复合材料的研究发展 被引量:1
16
作者 马道胜 樊叶利 陈鹏 《化工管理》 2015年第35期182-,共1页
超高温陶瓷复合材料主要指的是一系列氮化物、硼化物及碳化物,具有相对较高的熔点(>3000℃)。作为高温结构材料的重要分类,其基础研究及实际应用价值被高度重视和深入探讨。如今,高温陶瓷复合材料被广泛用于航天、军事发展。在本文中... 超高温陶瓷复合材料主要指的是一系列氮化物、硼化物及碳化物,具有相对较高的熔点(>3000℃)。作为高温结构材料的重要分类,其基础研究及实际应用价值被高度重视和深入探讨。如今,高温陶瓷复合材料被广泛用于航天、军事发展。在本文中,笔者在概述超高温材料制备基础上,对于几类超高温陶瓷及复合材料的性能展开总结。 展开更多
关键词 高温陶瓷复合材料 制备 性能 研究发展
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上硅所董绍明团队在高熵超高温陶瓷基复合材料领域取得进展
17
作者 编辑部 《粉末冶金工业》 CAS 北大核心 2022年第5期102-102,共1页
上海硅酸盐研究所董绍明团队在高熵超高温陶瓷基复合材料领域取得进展。由于飞行器常处于超高温、大热流、强侵蚀、高负载的苛刻工作环境中,热防护部件对于飞行器的保护必不可少。用于制造热防护部件的超高温材料具有高强度、耐高温、... 上海硅酸盐研究所董绍明团队在高熵超高温陶瓷基复合材料领域取得进展。由于飞行器常处于超高温、大热流、强侵蚀、高负载的苛刻工作环境中,热防护部件对于飞行器的保护必不可少。用于制造热防护部件的超高温材料具有高强度、耐高温、抗氧化、抗热冲击等优异性能。研究表明,超高温陶瓷基复合材料的密度远小于难熔金属,承受温度更高,高温有氧环境中的抗氧化烧蚀性能也比C-C、C-SiC复合材料优异,所以超高温陶瓷基复合材料被认为是制造航天器热防护部件最具前景的材料。 展开更多
关键词 难熔金属 高温陶瓷复合材料 烧蚀性能 抗热冲击 防护部件 高温材料 高负载 有氧环境
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