Aeroespacial y Defensa

La alúmina (Al₂O₃), la zirconia (ZrO₂), el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de silicio (SiinstN4.) desempeñan un papel indispensable en la industria aeroespacial y de defensa. Son materiales clave para lograr un alto rendimiento, alta confiabilidad y ventajas tecnológicas de vanguardia.

En el sector aeroespacial y de defensa, la selección de materiales es extremadamente exigente, a menudo centrada en los tres requisitos básicos de "reducción de peso y extensión de rango", "resistencia al medio ambiente extremo" y "rendimiento ultra alto".

Alúmina (Al₂O₃): "El guardián económico y confiable". Proporciona un excelente aislamiento eléctrico, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión a un costo relativamente bajo, y se utiliza en una variedad de componentes básicos pero críticos.

2. Zirconia (ZrO₂): "El duro maestro del disfraz". Conocido por su dureza extremadamente alta, también es un excelente material de recubrimiento de barrera térmica con aplicaciones únicas en los campos de defensa y motor.

Carburo de silicio (SiC): "El rey de las aplicaciones de alta temperatura y radar". Su excepcional resistencia a altas temperaturas, conductividad térmica y resistencia a la ablación lo convierten en un material central para motores y sistemas de radar de próxima generación. Su peso ligero y alta rigidez también lo convierten en un material estructural óptico ideal.

4. Nitruro de silicio (SiestrucN4.): el "orgullo de los rodamientos de alto rendimiento". Cuenta con las mejores propiedades mecánicas generales (resistencia, tenacidad y baja densidad), lo que lo hace particularmente adecuado para rodamientos y componentes de motores de alta velocidad, alta carga y resistentes a la corrosión.

1. Alúmina (Al₂O₃)
Ventajas: Alta dureza, excelente aislamiento eléctrico, buena estabilidad química, resistencia a la corrosión y costo relativamente bajo.

Aplicaciones específicas:

• Ventanas de radar y radomos de RF: los radomos para radares aerotransportados y transportados por misiles deben permitir la penetración de microondas mientras protegen las delicadas antenas dentro. La alúmina tiene propiedades dieléctricas moderadas y se usa en radomos para ciertas bandas de frecuencia.
• Empaquetado electrónico y aisladores: Utilizado en placas de circuito, aisladores, y alimentadores del vacío en el equipo de la aviónica para asegurar confiabilidad del circuito en ambientes de la alto-vibración y de la ancho-temperatura.
• Componentes resistentes al desgaste: Utilizado enBujes resistentes al desgasteYAnillos de selladoEn sistemas del rotor del helicóptero y sistemas servos de la impulsión.
• Armadura protectora: Como parte de la armadura compuesta (típicamente combinando)Placas de cerámica del alúminaCon un respaldo compuesto), se utiliza en asientos de helicópteros de ataque, blindaje corporal personal y vehículos blindados ligeros, donde su alta dureza puede fragmentar ojivas.

2. Zirconia (ZrO₂)
Ventajas: La tenacidad más alta de la fractura entre la cerámica (resistencia de impacto excelente), conductividad termal baja (aislamiento térmico excelente), y alto coeficiente de fricción.

Aplicaciones específicas:

• Recubrimientos de barrera térmica (TBC): esta es su aplicación más importante. La zirconia estabilizada con itria (YSZ) se aplica a las superficies metálicas de las palas de las turbinas de los motores de las aeronaves y las paredes internas de las cámaras de combustión a través de métodos como la pulverización de plasma. Proporciona un excelente aislamiento térmico, lo que permite que el motor funcione a temperaturas de gas más altas, mejorando significativamente la eficiencia y el empuje.
• Componentes resistentes al desgaste y a la fricción: Utilizando su alta dureza, se utiliza en ciertos resistentes al desgasteJuntas, Sellos y otros componentes que requieren alta fricción en motores de aviones.

3. carburo de silicio (sic)
Ventajas: Resistencia extrema a altas temperaturas (prácticamente sin pérdida de resistencia por encima de 1600 ° C), conductividad térmica extremadamente alta (excelente disipación de calor), bajo coeficiente de expansión térmica (excelente estabilidad dimensional), excelente resistencia a la ablación y a la fluencia, alta dureza e idoneidad como un semiconductor de banda ancha.

Aplicaciones específicas:

• Componentes de sección caliente de motores de aviones de próxima generación: utilizados en la fabricación de piezas no giratorias, como revestimientos de cámaras de combustión, anillos exteriores de turbina y paletas guía. Los compuestos de matriz cerámica de SiC (CMC-SiC) son más ligeros y más resistentes al calor que las superaleaciones a base de níquel, lo que los convierte en un material central para reducir el peso y mejorar la eficiencia en los motores de próxima generación.
• Aeronaves hipersónicas: se utilizan en las áreas más exigentes, como conos de nariz, bordes de ataque y bordes de ataque de ala. El SiC y sus compuestos pueden soportar un calentamiento aerodinámico superior a 1600 ° C y el duro entorno de ablación, lo que garantiza la integridad externa de la aeronave y la seguridad de su equipo interno.
• Piezas ópticas y estructurales: debido a su alta rigidez, baja densidad y excelente estabilidad térmica, se utiliza en la fabricación de grandes espacios en blanco de espejos de telescopios espaciales, reflectores satelitales, espejos láser y otras aplicaciones, lo que garantiza la precisión de las imágenes en entornos espaciales.
• Radar militar y guerra electrónica: SiC, como semiconductor de banda ancha, se utiliza en la fabricación de dispositivos de radiofrecuencia de microondas de alta potencia y alta frecuencia y módulos de potencia. Permite la detección de radar de mayor alcance y mayor eficiencia, equipos de guerra electrónica de mayor potencia y una mayor resistencia a las altas temperaturas y la radiación.
• Protección de la armaduraUtilizado en vehículos blindados de alta gama y protección de pilotos, su dureza y resistencia a múltiples golpes superan a las del óxido de aluminio.

4. Nitruro de silicio (Siecn4.)
Ventajas: Excelente resistencia al choque térmico (resistencia al enfriamiento y calentamiento rápidos), alta tenacidad a la fractura y resistencia a la flexión, baja densidad (solo superada por los materiales de carbono), autolubricante y resistente a la corrosión.

Aplicaciones específicas:

• Rodamientos de aviación de alto rendimiento: esta es su aplicación clásica. Utilizado en cojinetes del eje principal del motor de turbina. En comparación con los rodamientos de acero tradicionales, las bolas de rodamiento de SiestrucN4. tienen una densidad 60% menor, lo que reduce significativamente las fuerzas centrífugas, lo que permite velocidades más altas del motor (mejora de la eficiencia). También ofrecen resistencia a altas temperaturas, una vida útil más larga y la capacidad de operar temporalmente incluso en caso de falla de lubricación (a prueba de fallas).
• Componentes del motor: se utilizan en la fabricación de palas de rotor de turbina, boquillas de combustible y otros componentes. Su resistencia a altas temperaturas y baja densidad contribuyen a mejorar las relaciones de empuje a peso.
• Componentes de misiles y naves espaciales: se utilizan en rodamientos de precisión para giroscopios en sistemas de guía de misiles, lo que garantiza una alta precisión. También se utilizan en componentes estructurales de alta temperatura en naves espaciales.