【小狗】空天战斗机在召唤!——DF17高超声速秘密——材料!

500

(苏联米格太空战斗机验证机

图片转自网络)

500

(图片转自网络)

       DF17为何领先,主要强就是强在中国研发出了以钨为核心的金属基抗热材料,做到1600度近0烧蚀,3000度还能保持机械性能需求。

——

——

金属基抗热材料

——

       针对这一重大需求和瓶颈,范景莲创新性提出“微纳复合—氧化抑制”设计思想,通过纳米级超高温陶瓷相与微米级钼基体共格增强,实现陶瓷相对难熔基体的增强和难熔金属的补强,进而实现材料高温强韧化、基体抗氧化和轻量化。

       同时,通过表面氧化抑制设计,在基材表面原位生长形成梯度复合的陶瓷化的热防护层,与基体具有高的热匹配和强的冶金结合,实现与基体的一体化设计,进而实现高辐射、长时间抗氧化、抗烧蚀。

500

(图片转自网络)

       在此设计思想指导下,创新发明了微纳复合原位反应制备纳米陶瓷相增强难熔金属基复合材料,实现了基材的高温、高强韧,其1600℃抗拉强度250MPa以上,与现有超高温材料相比,高温强度提高3~5倍,达到国际领先水平。

       经风洞和火箭发动机反复试验验证,材料基体无破坏、表面基本无烧蚀。应用于空空导弹、空地导弹的高能固体火箭发动机,满足了火箭发动机在大推力、高动压、耐3000℃以上的强的抗冲刷、抗冲击和抗烧蚀性能要求,成为多项国家重大高新工程和型号的关键高温部件唯一材料。

       研制开发的耐高温烧蚀复合喷管和空地导弹发动机飞行喷管已通过用户单位组织的产品鉴定,应用于我国新一代战机和新型空地导弹。

       该技术成果为国内外原创,填补世界空白,成为新型空天飞行器前缘热端部件的重要关键材料,为我国新型空天飞行器的研制提供关键高温材料保障。

500

(图片转自网络)

——

——

气凝胶隔热材料

——

       在空天科学学院材料学科的展厅里,摆着穿在东风17上的“小背心”——应用于舱体的隔热材料,轻如泡沫,薄薄一层,毫不起眼,但哪怕在材料底层燃起1000℃的的火焰,人将毫无防护的手放在材料上层,也不会有任何不适。

       气凝胶隔热材料的超级隔热性能这是国际领先、全国数一数二的隔热材料工艺,东风17的高速会使其表面温度上千,而内部的铝合金材质只有170度的耐温能力,全舱段必须采取这种轻薄的隔热材料,才能够保护内部结构,同时尽可能减轻弹体重量和注入更多燃料,等于是给东风17穿了一件背心,却起到了大棉袄的隔热作用。

500

(图片转自网络)

       更重要的是,这种材料还兼具透波性能,既不影响东风17的“眼睛”看见外面,又不会烧坏“眼睛”。短短两篇文章,可以看出我国隔热材料的研究情况有多么恐怖。

       美国一直用隔热陶瓷比如TUFROC之类的进行隔热,北航对AHW实验失败的分析就是——再入拉起过程中受热不均导致结构裂纹解体。

       想长时间维持高速必须要有相当强的热疏导能力,把前缘积累的热量传导到整个表面,避免表面裂纹,所以陶瓷不是一个好的选择,而中国的隔热不是陶瓷而是金属基,这就是为什么我国高超音速领先了美国的原因。

——

——

革命不止在空天

——

       这个科技的副产物,聚变堆内侧材料,聚变堆面向等离子体材料在运行时,承受高能等离子体持续长时间轰击,并在表面产生2000℃以上的高温,对材料高温性能和化学稳定性提出了极高要求。

       钨由于极高的熔点、良好的化学稳定性等优点,被认为是未来聚变堆理想的面向等离子体最关键高温结构材料部件。

       但是,现有钨材料晶粒粗大、性能差,难以满足未来聚变堆苛刻服役环境要求。

500

(图片转自网络)

500

(图片转自网络)

       针对这一难题,创新发明提出“纳米/微纳复合增强”和“纳米梯度复合扩散连接”技术制备细晶全钨偏滤器材料及部件。采用微量稀土氧化物和碳化物纳米/微纳复合增强钨,实现其高强韧和高抗热冲击,与目前国际最先进商业钨相比,抗热冲击性提高50%以上。

       采用纳米梯度复合扩散连接技术,实现细晶钨材料与热沉结构材料高强度冶金结合,连接强度比传统连接强度提高2倍。

       研究成果获国际钨领域权威刊物RM&HM主编H. Ortnal评价“钨领域重大技术进展”,国际核聚变权威机构CEA法国原子能委员会评价“为全钨偏滤器提供全新技术途径”,将我国钨研究引入国际前沿系列。

500

(图片转自网络)

——

——

空天战斗机在召唤

——

       该材料1600度抗拉强度250MPa以上,与现有超高温材料相比,高温强度提高3-5倍,达到国际领先水平。经过风洞和火箭发动机反复试验验证,材料基体无破坏、表面基本无烧蚀。

       应用于空空导弹、空地导弹的高能固体火箭发动机,满足了火箭发动机在大推力、高动压、耐3000度以上的强抗冲刷、抗冲击和抗烧蚀性能要求,成为国家重大高新工程和型号的关键高温部件材料。

500

(高超声速风洞

图片转自网络)

       研制开发的耐高温烧蚀复合喷管和空地导弹发动机飞行喷管已通过用户单位组织的产品鉴定,应用于我国新一代战机和新型空地导弹。该技术成果为国内外原创,填补世界空白,成为新型空天飞行器前缘热端部件的重要关键材料,为我国新型空天飞行器的研制提供关键高温材料保障。

       (全文转自百度贴吧“歼20吧”,原发帖人“xiangmo2008”,标题为本小狗所加。)

500

(图片转自网络)

500

(图片转自网络)

——

——

本小狗微信公号

小狗2017

请关注

2019-11-25
国际 军事

观察者APP,更好阅读体验

“加州不是美国,我们对中国伸出开放之手”

“终于从中国借到了月壤,NASA却…”

48%流向美贫困区,“离了这些,我们根本活不起了”

巴菲特首次批评贸易战:75亿人不喜欢你,这是大错误

“这事传到特朗普那儿,龙颜大怒”