Аэрокосмическая и оборонная

Глинозем (Al₂O₃), цирконий (ZrO₂), карбид кремния (SiC) и нитрид кремния (Si₃N₄) играют незаменимую роль в аэрокосмической и оборонной промышленности. Они являются ключевыми материалами для достижения высокой производительности, высокой надежности и прорывных технологических преимуществ.

В аэрокосмическом и оборонном секторе выбор материалов чрезвычайно требовательен, часто сосредоточен на трех основных требованиях: «снижение веса и расширение диапазона», «устойчивость к экстремальным условиям окружающей среды» и «сверхвысокая производительность».

1. Глинозем (Al₂O₃): «Экономичный и надежный опекун». Он обеспечивает отличную электрическую изоляцию, износостойкость и коррозионную стойкость при относительно низкой стоимости и используется в различных основных, но критических компонентах.

2. Цирконий (ZrO₂): «Жесткий мастер маскировки». Известный своей чрезвычайно высокой прочностью, он также является отличным тепловым барьерным материалом для покрытия с уникальными применениями в области обороны и двигателей.

3. Карбид кремния (SiC): «Король высокотемпературных и радиолокационных применений». Его исключительная высокотемпературная прочность, теплопроводность и сопротивление абляции делают его основным материалом для двигателей и радиолокационных систем следующего поколения. Его легкий вес и высокая жесткость также делают его идеальным оптическим конструкционным материалом.

4. Нитрид кремния (Si₃N₄): «Гордость высокопроизводительных подшипников». Он может похвастаться лучшими общими механическими свойствами (прочность, ударная вязкость и низкая плотность), что делает его особенно подходящим для высокоскоростных, высоконагруженных и коррозионно-стойких подшипников и компонентов двигателя.

1. Глинозем (Al₂O₃)
Преимущества: высокая твердость, отличная электрическая изоляция, хорошая химическая стабильность, коррозионная стойкость и относительно низкая стоимость.

Специфические применения:

• Радарные окна и радиочастотные радары: радары для бортовых и ракетных радаров должны допускать проникновение микроволн, защищая при этом тонкие антенны внутри. Глинозем обладает умеренными диэлектрическими свойствами и используется в радомы для определенных частотных диапазонов.
• Электронная упаковка и изоляторы: используются в печатных платах, изоляторах и вакуумных проходах в оборудовании авионики для обеспечения надежности цепей в условиях высокой вибрации и широких температур.
• Износостойкие компоненты: используется вИзносостойкие втулкиИУплотнительные кольцаВ системах ротора вертолета и системах привода сервопривода.
• Защитная броня: как часть композитной брони (обычно комбинированнаяПластины из алюмооксидной керамикиС композитной подложкой), используется в креслах ударных вертолетов, бронежилете личного состава и легкой бронетехнике, где его высокая твердость позволяет фрагментировать боеголовки.

2. Цирконий (ZrO₂)
Преимущества: Самая высокая вязкость разрушения среди керамики (отличная ударопрочность), низкая теплопроводность (отличная теплоизоляция) и высокий коэффициент трения.

Специфические применения:

• Тепловые барьерные покрытия (ТБК): это его наиболее важное применение. Иттрия-стабилизированный зирконя (ИСЗ) приложен к поверхностям металла лопаток турбины авиационного двигателя и стенок камеры сгорания внутренних через методы как распылять плазмы. Он обеспечивает отличную теплоизоляцию, позволяя двигателю работать при более высоких температурах газа, значительно повышая эффективность и тягу.
• Износостойкие и фрикционные компоненты: благодаря своей высокой прочности, он используется в определенных износостойкихПрокладки, Уплотнения и другие компоненты, требующие высокого трения в авиационных двигателях.

3. Карбид кремния (SiC)
Преимущества: Чрезвычайно высокая температурная прочность (практически отсутствие потери прочности выше 1600 ° C), чрезвычайно высокая теплопроводность (отличное рассеивание тепла), низкий коэффициент теплового расширения (отличная стабильность размеров), отличное сопротивление абляции и ползучести, высокая твердость и пригодность в качестве широкополосного полупроводника.

Специфические применения:

• Компоненты горячей секции авиационного двигателя следующего поколения: используются при изготовлении невращающихся деталей, таких как вкладыши камеры сгорания, наружные кольца турбины и направляющие лопасти. Керамические матричные композиты SiC (CMC-SiC) легче и более термостойкие, чем суперсплавы на основе никеля, что делает их основным материалом для снижения веса и повышения эффективности в двигателях следующего поколения.
• Гиперзвуковой самолет: используется в самых сложных областях, таких как носовые конусы, передние кромки и передние кромки крыла. SiC и его композиты могут выдерживать аэродинамический нагрев более 1600 ° C и суровые условия абляции, обеспечивая внешнюю целостность самолета и безопасность его внутреннего оборудования.
• Оптические и конструктивные детали: благодаря своей высокой жесткости, низкой плотности и отличной термической стабильности он используется при производстве заготовок зеркал больших космических телескопов, спутниковых отражателей, лазерных зеркал и других приложений, обеспечивая точность изображения в космической среде.
• Военная радиолокационная и электронная война: SiC, как широкополосный полупроводник, используется в производстве мощных, высокочастотных микроволновых радиочастотных устройств и силовых модулей. Он обеспечивает более дальнее и более эффективное радиолокационное обнаружение, более мощное оборудование радиоэлектронной борьбы и большую устойчивость к высоким температурам и излучению.
• Броня защиты: Используется в высококачественной бронетехнике и защите пилотов, его твердость и устойчивость к многократным ударам превосходят показатели оксида алюминия.

4. Нитрид кремния (Si₃N₄)
Преимущества: Превосходное сопротивление термального удара (сопротивление к быстрому охлаждать и нагревать), высокие твердость трещиноватости и flexural прочность, низкая плотность (во-вторых только к материалам углерода), самосмазывающ, и коррозионностойкий.

Специфические применения:

• Высокопроизводительные авиационные подшипники: это его классическое применение. Используется в подшипниках главного вала турбинного двигателя. По сравнению с традиционными стальными подшипниками, шарики подшипников Si₃N₄ имеют на 60% меньшую плотность, что значительно снижает центробежные силы, обеспечивая более высокие частоты вращения двигателя (повышая эффективность). Они также обладают высокой термостойкостью, более длительным сроком службы и возможностью временной работы даже в случае отказа смазки (отказоустойчивость).
• Компоненты двигателя: Используется при изготовлении лопаток ротора турбины, топливных форсунок и других компонентов. Их высокая термостойкость и низкая плотность способствуют улучшению соотношения тяги к весу.
• Компоненты ракет и космических аппаратов: используются в прецизионных подшипниках для гироскопов в системах наведения ракет, обеспечивая высокую точность. Они также используются в высокотемпературных структурных компонентах на космических аппаратах.