Στις 16 Ιανουαρίου 2020, η εταιρεία μας έκανε νέες ανακαλύψεις στην παραγωγή στρατιωτικών νέων υλικών ειδικά κεραμικών, συμπεριλαμβανομένων υπερκράματα, ινών άνθρακα και ειδικών κεραμικών υλικών. Τα ειδικά κεραμικά υλικά έχουν τεράστια πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα συμβατικά υλικά: Η πυκνότητά του είναι μόνο 1/4 έως 1/3 του κράματος μετάλλων υψηλής θερμοκρασίας, υψηλή αντοχή, αντοχή στη φθορά, έχει καλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή σε ερπυσμό σε υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να εφαρμοστεί σε αεροπορία, στρατιωτικοί και βιομηχανικοί τομείς, ειδικά στον αεροδιαστημικό κινητήρα τα θερμά εξαρτήματα έχουν πλεονεκτήματα. 1) πεδίο αεροκινητήρων: Είναι το ιδανικό υλικό για την ανάπτυξη αεροκινητήρα υψηλής αναλογίας ώσης προς βάρος, που αναμένεται να αντικαταστήσει το υπερκράμα. 2) Αεροδιαστημικό πεδίο: μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θερμικά δομικά μέρη κινητήρων πυραύλων, σύστημα θερμικής προστασίας αεροσκαφών κ.λπ. 3) Αυτοκινητοβιομηχανία: βελτίωση της απόδοσης του οχήματος και μείωση του σωματικού βάρους. 4) Πυρηνική ενέργεια: μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πυρηνικά εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας και υλικά επένδυσης πυρηνικών καυσίμων. 5) Όπλα: για την κάννη.
Χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της απόδοσης των κινητήρων στροβίλου
Τα κεραμικά έχουν αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας και κεραμικές επικαλύψεις θερμικού φραγμού για την αύξηση της απόδοσης των κινητήρων στροβίλου. Τα κεραμικά μπορούν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασίες πάνω από 1100 βαθμούς C με μικρή ή καθόλου ψύξη και τα σύνθετα κεραμικής μήτρας είναι 30 έως 50 τοις εκατό ελαφρύτερα από τα κράματα μετάλλων που χρησιμοποιούνται σήμερα. Όταν τόσο η επένδυση του σύνθετου καυστήρα όσο και τα πτερύγια του στροβίλου είναι επικαλυμμένα με κεραμικό, η θερμοκρασία λειτουργίας μπορεί να αυξηθεί στους 1650 βαθμούς C και τα εξαρτήματα μπορούν να προστατευτούν στο περιβάλλον καύσης. Κεραμικές επικαλύψεις πολλαπλών συστατικών με βάση το οξείδιο του αφνίου ελέγχονταν συνεχώς για 300 ώρες στους 1650 βαθμούς.
Χρησιμοποιείται για κινητήρα αεροσκάφους και δίσκο φρένων αεροσκαφών
Για τους αεροκινητήρες, η αύξηση της θερμοκρασίας του μπροστινού αερίου του στροβίλου είναι ο κύριος τεχνικός τρόπος για να αυξηθεί η ώση του κινητήρα. Ωστόσο, η τρέχουσα θερμοκρασία του μπροστινού αερίου του στροβίλου έχει πλησιάσει σταδιακά το σημείο τήξης του ίδιου του υπερκράματος και υπάρχει ελάχιστος χώρος για αύξηση της θερμοκρασίας. Επομένως, χρειάζονται εναλλακτικά υλικά. Τα σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας έχουν αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξαρτήματα hot-end. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα σύνθετα κεραμικής μήτρας μπορούν να αυξήσουν τη θερμοκρασία του αερίου του μετώπου του στροβίλου κατά περισσότερο από 300K. Ταυτόχρονα, η πυκνότητα του σύνθετου υλικού κεραμικής μήτρας είναι μικρή, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του βάρους του κινητήρα. Καθώς η βιομηχανία της πολιτικής αεροπορίας συνεχίζει να επιδιώκει μεγαλύτερη απόδοση καυσίμου, η GE αναμένει ότι η χρήση σύνθετων υλικών κεραμικής μήτρας στην αεροπορία θα δεκαπλασιαστεί την επόμενη δεκαετία. Σε σύγκριση με την προηγούμενη γενιά ανθρακούχων κεραμικών δίσκων φρένων, ο συντελεστής στατικής τριβής αυξάνεται κατά 1-2 φορές, η εξασθένηση της απόδοσης της υγρής τριβής μειώνεται περισσότερο από 60%, ο ρυθμός φθοράς μειώνεται περισσότερο από 50% και η διάρκεια ζωής αυξάνεται κατά 1-2 φορές. Ο κύκλος παραγωγής μειώνεται κατά 2/3, το κόστος παραγωγής μειώνεται κατά 1/3, η κατανάλωση ενέργειας μειώνεται κατά 2/3 και η απόδοση κόστους αυξάνεται κατά 2-3 φορές. Προς το παρόν, είναι το μόνο υλικό που βρέθηκε στον κόσμο που δεν μπορεί να μετριάσει τις φυσικές ιδιότητες στο περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας των 1500 βαθμών. Μετά την προώθηση και την εφαρμογή, μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 300 εκατομμύρια γιουάν για το κόστος των πολιτικών αεροσκαφών της Κίνας κάθε χρόνο.
Για εξαρτήματα θερμικής δομής πυραυλοκινητήρων
Τα σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πυραυλοκινητήρες. Το σύνθετο κεραμικής μήτρας είναι ένα ιδανικό υλικό θερμικής δομής για κινητήρες υγρών πυραύλων λόγω της υψηλής αντοχής σε θερμικό σοκ, της υψηλής χημικής σταθερότητας στο υγρό προωθητικό, της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία σε σύγκριση με τα μεταλλικά υλικά και της υψηλής αντοχής σε ερπυσμό.
Υλικά θερμικής προστασίας για διαστημικά οχήματα και πυραύλους
Κατά τη διαδικασία εισόδου του διαστημικού σκάφους στην ατμόσφαιρα, η θερμοκρασία του κώνου της μύτης και της μπροστινής ακμής του φτερού του διαστημικού σκάφους είναι τόσο υψηλή όσο 1650 μοίρες λόγω της ισχυρής αεροδυναμικής θέρμανσης. Το σύστημα θερμικής προστασίας είναι μια από τις βασικές τεχνολογίες των διαστημικών σκαφών. Ο σχεδιασμός του συστήματος θερμικής προστασίας πρώτης γενιάς βασίζεται στην ιδέα του διαχωρισμού της απελευθέρωσης θερμότητας από τη δομή, δηλαδή της προσθήκης συστήματος απελευθέρωσης θερμότητας έξω από τη δομή ψύξης. Η ανάπτυξη σύνθετων υλικών C/SiC έχει ενσωματώσει τη δομή μεταφοράς και την απελευθέρωση θερμότητας των αεροσκαφών. Ειδικά μετά το ατύχημα που προκλήθηκε από την αστοχία του συστήματος θερμικής προστασίας της Columbia, το σύνθετο κεραμικής μήτρας C/SiC έχει τραβήξει περισσότερη προσοχή. Τα συστατικά των θερμικών δομικών υλικών περιλαμβάνουν κώνους μύτης, πτερύγια οδηγών, πτερύγια και πλάκες κάλυψης διαστημικών λεωφορείων και πυραύλων.
Το κεραμικό πορώδες μονωτικό υλικό έχει ομοιόμορφη κατανομή πόρων, υψηλό πορώδες, μικρή πυκνότητα όγκου, με ανεπτυγμένη ειδική επιφάνεια και μοναδική απόδοση, σε σύγκριση με τη μεταλλική δομή θερμικής προστασίας, ο συντελεστής θερμικής διαστολής του κεραμικού πορώδους μονωτικού πλακιδίου είναι χαμηλός, ακόμη και αν η διαφορά θερμοκρασίας είναι μεγάλο, δεν θα προκαλέσει μεγάλη θερμική καταπόνηση και παραμόρφωση του υλικού. Ταυτόχρονα, επειδή όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του στρώματος θερμικής θωράκισης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του στρώματος θερμικής θωράκισης και όσο μικρότερη είναι η μάζα, η χαμηλή πυκνότητα του κεραμικού πορώδους μονωτικού πλακιδίου μπορεί να προσφέρει καλύτερη ευελιξία στο αεροσκάφος, να αυξήσει περισσότερο ωφέλιμο φορτίο και αντέχουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Σε σύγκριση με τις εύκαμπτες δομές θερμικής προστασίας, τα κεραμικά πορώδη μονωτικά πλακίδια μπορούν να αντέξουν υψηλότερη ροή θερμότητας, να αντέξουν ένα συγκεκριμένο φορτίο και να διατηρήσουν το αεροδυναμικό σχήμα του αεροσκάφους αμετάβλητο. Με βάση τα παραπάνω πλεονεκτήματα, η δομή θερμικής προστασίας από κεραμικό πορώδες πλακίδιο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε επαναχρησιμοποιήσιμα οχήματα εκτόξευσης, καταλαμβάνοντας το μεγαλύτερο μέρος του συστήματος θερμικής προστασίας των διαστημικών σκαφών. Σύμφωνα με την εσωτερική δομή του υλικού, τα κεραμικά πορώδη μονωτικά υλικά μπορούν να χωριστούν σε μονωτικά υλικά κεραμικών ινών και μονωτικά υλικά κεραμικών πόρων. Ορισμένα στρατιωτικά ελικόπτερα είναι εξοπλισμένα με κεραμικά συστήματα θωράκισης, συμπεριλαμβανομένων κεραμικών καθισμάτων θωράκισης, κεραμικών εξαρτημάτων και συστημάτων κεραμικών πάνελ. Επιπλέον, σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας χρησιμοποιούνται επίσης στα τεθωρακισμένα οχήματα μάχης του Στρατού Ξηράς, όπως το μεσαίο τεθωρακισμένο όχημα Stryker.
Χρησιμοποιείται σε οπτικά συστήματα όπως δορυφορικοί καθρέφτες
Τα κεραμικά υλικά είναι διαφανή για ορισμένους τύπους ενέργειας, όπως το φως, ή κάποια άλλη παρόμοια μορφή, επομένως τα κεραμικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε θόλους υπερύθρων, προστασία αισθητήρων και παράθυρα πολλαπλών φασμάτων. Εκτός από τις οπτικές ιδιότητες, τα προηγμένα κεραμικά υλικά έχουν την αντοχή στη φθορά, την υψηλή αντοχή και τη θερμική σταθερότητα που επιθυμούν αυτές οι συσκευές. Οι απαιτήσεις απόδοσης των υλικών δορυφορικών κατόπτρων είναι η χαμηλή πυκνότητα, η μεγάλη ειδική ακαμψία, ο χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής CTE, η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η κατάλληλη αντοχή και σκληρότητα, σχεδιαστικότητα κ.λπ. περιορισμούς. Επομένως, το σύνθετο κάτοπτρο C/SiC μελετάται στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, το σύνθετο υλικό έχει χαμηλή πυκνότητα, υψηλή ακαμψία, μικρό συντελεστή θερμικής διαστολής σε χαμηλές θερμοκρασίες και καλή θερμική αγωγιμότητα, οι θερμικές και μηχανικές ιδιότητες είναι ιδανικές και μπορεί να αποκτήσει εξαιρετική επιφάνεια το γυάλισμα, είναι ένα πολύ ιδανικό υλικό βάσης δορυφορικού καθρέφτη. Οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ρωσία, η Γερμανία, ο Καναδάς κ.λπ., χρησιμοποιώντας σύνθετο υλικό καρβιδίου του πυριτίου ενισχυμένο με ίνες άνθρακα (Cf/SiC) παρασκευάστηκε
Καθρέφτης υψηλής απόδοσης
Ένα γυάλινο κεραμικό υλικό με ειδικές ιδιότητες χρησιμοποιείται σε βλήματα πυροβολικού ηλεκτρομαγνητικών παραθύρων λόγω των εξαιρετικών ηλεκτρικών του ιδιοτήτων και της αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες. Ένα ειδικό γυάλινο κεραμικό χρησιμοποιείται στο ηλεκτρομαγνητικό παράθυρο ενός εκτοξευτήρα όπλου λόγω της αντοχής του σε υψηλή θερμοκρασία και των κατάλληλων ηλεκτρικών ιδιοτήτων του. Το νιτρίδιο του πυριτίου (μη οξείδια κεραμικά) έχει εξαιρετική μηχανική αντοχή και διηλεκτρικές ιδιότητες και χρησιμοποιείται στα ραντάρ ραντάρ των πιο πρόσφατων συστημάτων αεράμυνας πυραύλων. Τα μικροκύματα ή άλλη ενέργεια μπορούν να περάσουν μέσα από αυτό το υλικό για να εντοπίσουν στόχους. Η υψηλή μηχανική του αντοχή επιτρέπει στο σύστημα πυραύλων να αντέχει τη διάβρωση και τις αλλαγές θερμοκρασίας που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της πτήσης με υπερταχύτητα μέσω της ατμόσφαιρας. Τα κεραμικά οξειδίου του νανο-υττρίου (ένας τύπος κεραμικών οξειδίων) αναπτύσσονται επίσης για χρήση σε διαφανή παράθυρα υπερύθρων πυραύλων.
Διαφανή υλικά όπως παρμπρίζ, ασπίδες εκρήξεων και αισθητήρες αεροσκαφών αναπτύσσονται επίσης για χρήση στην αεροπορία. Το σπινελικό κεραμικό υλικό (αλουμινικό μαγνήσιο) κατάλληλο για τον αισθητήρα έχει εξαιρετικές οπτικές ιδιότητες στην υπέρυθρη περιοχή, ενώ η προηγούμενη διάταξη προστασίας απορροφά ενέργεια, επηρεάζοντας την απόδοση της επικοινωνίας του σήματος. Η ζήτηση για στρατιωτικούς κεραμικούς πυκνωτές για ηλεκτρονικές συσκευές πληροφοριών είναι μεγάλη. Τα ηλεκτρονικά κεραμικά εκτός από το ότι χρησιμοποιούνται ευρέως στον πολιτικό τομέα, με την επιτάχυνση της τεχνολογίας πληροφοριών των όπλων και του εξοπλισμού, όπως οι κεραμικοί πυκνωτές όπως τα ηλεκτρονικά κεραμικά στον στρατιωτικό τομέα, αυξάνει τη ζήτηση, ειδικά ο κεραμικός πυκνωτής πολλαπλών στρώσεων τσιπ (MLCC , μερίδιο αγοράς άνω του 90%) και η στρατιωτική αγορά έχει υψηλότερες απαιτήσεις ποιότητας για πυκνωτές. Το μέγεθος της αγοράς των στρατιωτικών κεραμικών πυκνωτών της Κίνας έχει διατηρήσει μια ανάπτυξη άνω του 10% όλα αυτά τα χρόνια.
Στην θωράκιση χρησιμοποιούνται κεραμικά υλικά και σύνθετα κεραμικής μήτρας
Όπως θωράκιση σώματος, πολεμικά αεροπλάνα και προστατευτικό στρώμα τεθωρακισμένων οχημάτων. Η θωράκιση σώματος αποτελείται κυρίως από τζάκετ και αλεξίσφαιρο στρώμα δύο μέρη, το αλεξίσφαιρο στρώμα μπορεί να απορροφήσει την κινητική ενέργεια της κεφαλής ή των σκαγιών, η κεφαλή ή τα σκάγια χαμηλής ταχύτητας έχουν προφανή προστατευτική δράση, στον έλεγχο μιας συγκεκριμένης κατάθλιψης μπορεί να μειώσει την βλάβη στο ανθρώπινο στήθος, στην κοιλιά. Τα σύνθετα σύνθετα κεραμικής μήτρας καρβιδίου του βορίου θερμής συμπίεσης και καρβιδίου του πυριτίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ισχυρών καταστρωμάτων κράνους κατά της επίθεσης. Η Κίνα είναι ο τρεις μεγαλύτερος κατασκευαστής πανοπλίας στον κόσμο, στη διεθνή αγορά, η τιμή της θωράκισης σώματος στη χώρα μας είναι περίπου 500 δολάρια ΗΠΑ, ενώ η τιμή της θωράκισης σώματος σε άλλες χώρες είναι περίπου 800 δολάρια ΗΠΑ, όσον αφορά το κόστος κατασκευής , η χώρα μας έχει πλεονεκτήματα. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά υλικά όπως τα πλαστικά και τα μέταλλα, τα προηγμένα κεραμικά υλικά έχουν τα πλεονεκτήματα του μικρού βάρους, της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, της υψηλής σκληρότητας, της αντοχής στην τριβή, της αντοχής στη διάβρωση, του μικρού συντελεστή τριβής και της ειδικής αγωγιμότητας. Τα υλικά κεραμικών φύλλων που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι το διβορίδιο του τιτανίου, το καρβίδιο του βορίου, το καρβίδιο του πυριτίου, η αλουμίνα και ούτω καθεξής. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ελαφριά και ανθεκτική θωράκιση σώματος ενάντια σε πυροβόλα όπλα μεσαίου διαμετρήματος. Τα κεραμικά καρβιδίου του βορίου θερμής συμπίεσης και καρβιδίου του πυριτίου μπορούν να βελτιστοποιήσουν τον δομικό συνδυασμό σύνθετων υλικών για να δημιουργήσουν ισχυρές πλάκες θωράκισης ανθεκτικές σε πολλαπλές κρούσεις. Τα Apache, Gazelle, Super Puma, Super Cobra, Black Hawk, Chinook και άλλα στρατιωτικά ελικόπτερα είναι εξοπλισμένα με κεραμικά συστήματα θωράκισης που περιλαμβάνουν εξαρτήματα όπως κεραμικά καθίσματα θωράκισης, κεραμικά εξαρτήματα και συστήματα κεραμικών πάνελ.