燒蝕材料與耐燒蝕酚醛樹脂

《燒蝕材料與耐燒蝕酚醛樹脂》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第28卷第2期南京航空航天大學(xué)學(xué)報Vol.28No.219964月JournalofNaningUniversityofAeronautiessr.1996年j&AtronatitlCSAP燒蝕材料與耐燒蝕酚醛樹脂鄭順興,(南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程系南京21。。16)摘要綜述,。了燒蝕材料的概況介紹了航天飛行器和固體火箭發(fā)動機(jī)采用的三種隔熱方法燒蝕,.法是最廣泛應(yīng)用的一種方法纖維增強(qiáng)塑料作為燒蝕材料在吸熱效果上具有顯著的優(yōu)越性文中對燒蝕材料的類,。型使用原則和評價方法作了說明對燒蝕材料中的高聚物的燒蝕性能作了對,:。比結(jié)果表

2、明酚醛樹脂具有較好的綜合燒蝕性能對檢索到的燒蝕酚醛樹脂的文獻(xiàn)作了分類和簡要介,。紹說明了燒蝕用高聚物的發(fā)展方向及作者本人在燒蝕酚醛樹脂方面的進(jìn)展關(guān)鍵:;酚醛樹脂;聚合物;;詞燒蝕材料纖維增強(qiáng)塑料成碳率:;;中圖分類號TB322TB324TB391燒蝕材料的概況、、飛船“。當(dāng)航天飛行器(導(dǎo)彈火箭等)以高超音速沖出大氣和返回地面時(即再人,’)在,,氣動加熱下其表面溫度可達(dá)100一500℃;固體火箭發(fā)動機(jī)工作時燃燒室壓強(qiáng)可達(dá),,。20。個大氣壓產(chǎn)生近400℃的高溫燃?xì)庠趪姾硖幍牧魉龠_(dá)1馬赫數(shù)這些典型的高熱環(huán),。境都需要采用相應(yīng)的防護(hù)措

3、施以保證飛行器的正常飛行熱防護(hù)方法及其特點(diǎn),:。,對于上述的苛刻環(huán)境采用的熱防護(hù)方法有以下三種(1)吸熱法該法采用比熱大導(dǎo),、,,,熱性好的金屬如銅鉸及其合金但這類材料過去用在導(dǎo)彈彈頭上因高溫下易熔融變形,。(2)輻射型防熱法。,性能不好現(xiàn)已淘汰該法是以高輻射和低吸收為特征在高熱流的情況,。。,下應(yīng)用受到限制(3)燒蝕法該法是以損耗材料自身來吸收大量的熱量從而阻止熱傳導(dǎo)到材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中去。這是目前應(yīng)用最廣泛的防熱方法[l1。,,。燒蝕法和吸熱法相比較具有明顯的優(yōu)越性見表1,:。在燒蝕法中表1所列的數(shù)據(jù)表明纖維增強(qiáng)塑料在吸熱效果上

4、具有顯著的優(yōu)越性燒蝕材料目前廣泛使用的是以聚合物為基質(zhì)的復(fù)合材料(包括涂料)。這是因?yàn)?除上述的吸熱,:,,效果外聚合物基材料還具有如下特點(diǎn)聚合物相比于無機(jī)物耐熱沖擊性優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度:1995一10一27;:一一19收稿日期修改稿收到日期199512鄭順興男,助教,1968年8月生。254南京航空航天大學(xué)學(xué)報第28卷,,。,,,,高相對密度低隔熱性好相應(yīng)的聚合物基燒蝕材料密度也低導(dǎo)熱系數(shù)小比熱高而且能控制聚合物分解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。12〕表燒蝕法和吸熱法比拼cal·k一’冷卻方式材料吸熱效果/kg(在重返環(huán)境中)二氧化硅3300石墨燒

5、蝕法樹脂800~1100無機(jī)纖維增強(qiáng)塑料700~2800碳纖維增強(qiáng)塑料4000~5000O‘nU銅被0吸熱法2燒蝕材料的類型及使用原則,:、、從材料形態(tài)上來看燒蝕材料有如下四種類型纖維增強(qiáng)聚合物燒蝕涂料蜂窩夾心結(jié)構(gòu)材料和可剪貼的彈性軟片。根據(jù)使用場合的不同,分別采用相應(yīng)材料形態(tài)[l]。,:、、。高熱環(huán)境是多種多樣的所用的表征參數(shù)為溫度壓力熱流及氣動剪切力一般選用密度最低并且能經(jīng)受所受壓力和氣動剪切力作用的材料。低密度的材料只適應(yīng)于低熱流和低壓進(jìn)人大氣層的飛行器;而對高熱流和高氣動剪切力作用下的彈體頭錐、高超音速反彈道,。導(dǎo)彈的殼體

6、表面以及發(fā)射臺的導(dǎo)流槽卻須采用以熱固性樹脂作基質(zhì)的高性能燒蝕材料3燒蝕材料的評價:,評價燒蝕材料應(yīng)從以下幾個方面著手(1)比熱大這樣在燒蝕熱程中可以吸收大量的熱量。(2)導(dǎo)熱系數(shù)小,這樣能使成高溫的部分僅限于表面,熱難以傳導(dǎo)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)中去。,,。,(3)密度小在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)最大限度地減少制造材料的總重量(4)燒蝕速度小即材料在高溫環(huán)境中蝕掉的速度小。另外,作為實(shí)際使用的材料,還需要考慮材料的加工工藝性及其總費(fèi)用。,。對燒蝕材料的進(jìn)一步評價是進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和飛行實(shí)驗(yàn)考察在實(shí)際環(huán)境中的使用效果4燒蝕材料中的高聚物燒,、、蝕材料主要以

7、纖維增強(qiáng)塑料及涂料的形式使用其中使用的聚合物有環(huán)氧酚醛有機(jī)硅和聚氨酪。聚合物在燒蝕材料制造過程中是用作填料及各種添加劑的粘合劑,但對燒蝕材料的性能卻起至關(guān)重要的影響[sj。表2對常用高聚物的燒蝕性能作了對比。酚醛樹脂的燒蝕性能在常用的高聚物中是較?！?。好的表中AR為燒蝕速率:第2期鄭順興燒蝕材料與耐燒蝕酚醛樹脂2552,〕表常用高聚物的燒蝕性甜A.R·。一,“,。。“‘,·s一2““〕聚合物名稱/mm幾/sAPI/mm聚甲基丙烯酸甲醋0.4611.(938聚四氟乙烯0.5211.乏聚氨醋樹脂0.728.018.0酚醛樹脂0.113

8、9環(huán)氧樹脂3611有機(jī)硅樹脂37鋼1010(對照物)0.36石墨(AJT)(對照物)0.010.91::3注(i)試驗(yàn)條件氧乙炔中性火焰溫度037℃.·s,.熱流624XI護(hù)/(澎)樣品厚度127mm;(1)。2;120是在上述火焰下樣品背面達(dá)到0