الفضاء الجوي والدفاع

تلعب الألومينا (alina) ، والزركونيا (ZrO₂) ، وكربيد السليكون (SiC) ، ونيتريد السليكون (synrride) دورا لا غنى عنه في صناعة الفضاء والدفاع. إنها مواد أساسية لتحقيق الأداء العالي والموثوقية العالية والمزايا التكنولوجية المتقدمة.

في قطاع الفضاء الجوي والدفاع ، يكون اختيار المواد مطالبًا للغاية ، وغالبًا ما يتمحور حول المتطلبات الأساسية الثلاثة وهي "تخفيض الوزن وتمديد المدى" ، و "المقاومة البيئية الشديدة" ، و "الأداء الفائق".

1. الألومينا (Alumina): "الوصي الاقتصادي والموثوق". يوفر عزل كهربائي ممتاز ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة التآكل بتكلفة منخفضة نسبيًا ، ويستخدم في مجموعة متنوعة من المكونات الأساسية ولكن الحرجة.

2. زركونيا (ZrO₂): "سيد التمويه القاسي". تشتهر بصلابة عالية للغاية ، كما أنها مادة طلاء حاجز حراري ممتازة مع تطبيقات فريدة في مجالات الدفاع والمحرك.

3. كربيد السيليكون (SiC): "ملك تطبيقات درجة الحرارة العالية والرادار". إن قوة الحرارة العالية الاستثنائية والتوصيل الحراري ومقاومة الاجتثاث تجعلها مادة أساسية للجيل التالي من المحركات وأنظمة الرادار. كما أن صلابتها وخفيفة الوزن وعالية تجعلها مادة هيكلية بصرية مثالية.

4. نيتريد السيليكون (siمانع): "فخر المحامل عالية الأداء". تتميز بأفضل الخواص الميكانيكية الشاملة (القوة والمتانة والكثافة المنخفضة) ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمحامل عالية السرعة وعالية التحميل ومقاومة للتآكل ومكونات المحرك.

1. ألومينا (Alumina)
المزايا: صلابة عالية ، عزل كهربائي ممتاز ، استقرار كيميائي جيد ، مقاومة للتآكل ، وتكلفة منخفضة نسبيا.

تطبيقات محددة:

• نوافذ الرادار ودوميس الترددات اللاسلكية: يجب أن تسمح رادومز للرادارات المحمولة جواً والمحمولة بالقذائف باختراق الميكروويف مع حماية الهوائيات الحساسة داخلها. تتميز الألومينا بخصائص عازلة معتدلة وتستخدم في القباب في نطاقات تردد معينة.
• التغليف والعوازل الإلكترونية: تُستخدم في لوحات الدوائر والعوازل والتغذية الفراغية في معدات إلكترونيات الطيران لضمان موثوقية الدوائر في البيئات عالية الاهتزاز ودرجات الحرارة الواسعة.
• مكونات مقاومة للاهتراء: تستخدم فيالبطانات مقاومة للاهتراءوحلقات الختمفي أنظمة الدوار المروحية وأنظمة التشغيل المؤازرة.
• الدروع الواقية: كجزء من الدروع المركبة (عادة الجمع بين الدروعألواح سيراميك ألومينامع دعم مركب) ، يتم استخدامه في مقاعد طائرات الهليكوبتر الهجومية ، ودروع جسم الأفراد ، والمركبات المدرعة الخفيفة ، حيث يمكن أن تشتت صلابة عالية الرؤوس الحربية.

2. زركونيا (ZrO₂)
المزايا: أعلى صلابة للكسر بين السيراميك (مقاومة تأثير ممتازة) ، الموصلية الحرارية المنخفضة (العزل الحراري الممتاز) ، ومعامل الاحتكاك العالي.

تطبيقات محددة:

• طلاء الحاجز الحراري (TBCs): هذا هو أهم تطبيقاتها. يتم تطبيق الزركونيا المثبتة بالإيتريا (YSZ) على الأسطح المعدنية لشفرات توربينات محركات الطائرات والجدران الداخلية لغرفة الاحتراق من خلال طرق مثل رش البلازما. إنه يوفر عزل حراري ممتاز ، مما يسمح للمحرك بالعمل في درجات حرارة غاز أعلى ، مما يحسن الكفاءة والدفع بشكل كبير.
• مكونات مقاومة للاهتراء والاحتكاك: تستخدم صلابة عالية ، وتستخدم في بعض مقاومة للاهتراءحشياتوالأختام والمكونات الأخرى التي تتطلب احتكاكا كبيرا في محركات الطائرات.

3. كربيد السيليكون (SiC)
المزايا: قوة درجات الحرارة العالية القصوى (لا يوجد فقدان للقوة فوق 1600 درجة مئوية) ، الموصلية الحرارية العالية للغاية (تبديد الحرارة الممتاز) ، معامل التمدد الحراري المنخفض (ثبات الأبعاد الممتاز) ، مقاومة ممتازة للتذرية والزحف ، صلابة عالية ، وملاءمة كأشباه موصلات واسعة النطاق.

تطبيقات محددة:

• مكونات القسم الساخن لمحركات الطائرات من الجيل التالي: تستخدم في تصنيع الأجزاء غير الدوارة مثل بطانات غرف الاحتراق ، حلقات التوربينات الخارجية ، والدوارات الإرشادية. مركبات مصفوفة السيراميك SiC (CMC-SiC) أخف وزنا وأكثر مقاومة للحرارة من السبائك الفائقة القائمة على النيكل ، مما يجعلها مادة أساسية لتقليل الوزن وتحسين الكفاءة في محركات الجيل التالي.
• الطائرات التي تفوق سرعة الصوت: تستخدم في المناطق الأكثر تطلبًا مثل مخاريط الأنف والحواف الأمامية والحواف الأمامية للجناح. يمكن أن تتحمل SiC ومركباتها التسخين الهوائي الذي يتجاوز 1600 درجة مئوية وبيئة الاجتثاث القاسية ، مما يضمن سلامة الطائرة الخارجية وسلامة معداتها الداخلية.
• الأجزاء البصرية والهيكلية: بسبب صلابتها العالية ، وكثافتها المنخفضة ، وثباتها الحراري الممتاز ، يتم استخدامها في تصنيع فراغات مرآة التلسكوب الفضائي الكبير ، وعاكسات الأقمار الصناعية ، والمرايا الليزرية ، وغيرها من التطبيقات ، مما يضمن دقة التصوير في البيئات الفضائية.
• الرادار العسكري والحرب الإلكترونية: تستخدم SiC ، باعتبارها أشباه الموصلات ذات الفجوة العريضة ، في تصنيع أجهزة ترددات الراديو بالموجات الدقيقة عالية الطاقة وعالية التردد ووحدات الطاقة. إنه يتيح الكشف عن الرادار طويل المدى وأعلى كفاءة ، ومعدات الحرب الإلكترونية عالية الطاقة ، ومقاومة أكبر لدرجات الحرارة العالية والإشعاع.
• حماية الدروع: تستخدم في المركبات المدرعة المتطورة وحماية الطيارين ، وتفوق صلابة ومقاومة الضربات المتعددة مقاومة أكسيد الألومنيوم.

4. نيتريد السيليكون (siركيا)
المزايا: مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية (مقاومة للتبريد والتسخين السريعين) ، صلابة الكسور العالية وقوة الانثناء ، كثافة منخفضة (ثانية فقط بعد مواد الكربون) ، تشحيم ذاتي ، ومقاومة للتآكل.

تطبيقات محددة:

• محامل الطيران عالية الأداء: هذا هو تطبيقها الكلاسيكي. تستخدم في محامل عمود المحرك الرئيسي التوربيني. بالمقارنة مع المحامل الفولاذية التقليدية ، فإن كرات تحمل siillation ذات كثافة أقل بنسبة ٪ ، مما يقلل بشكل كبير من قوى الطرد المركزي ، مما يسمح بسرعات أعلى للمحرك (تحسين الكفاءة). كما أنها توفر مقاومة درجات الحرارة العالية ، وعمر أطول ، والقدرة على العمل مؤقتًا حتى في حالة فشل التشحيم (آمن من الفشل).
• مكونات المحرك: تستخدم في تصنيع الشفرات الدوارة التوربينية وفوهات الوقود والمكونات الأخرى. مقاومة درجات الحرارة العالية والكثافة المنخفضة تسهم في تحسين نسب الدفع إلى الوزن.
• مكونات الصواريخ والمركبات الفضائية: تُستخدم في محامل الدقة للجيروسكوب في أنظمة توجيه الصواريخ ، مما يضمن دقة عالية. كما أنها تستخدم في المكونات الهيكلية ذات درجة الحرارة العالية على المركبات الفضائية.