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高温陶瓷复合材料成军工装备“新宠”
日期:2018-01-12
    近日,MBDA公司披露了适用于未来超音速和高超声速武器高温材料研究项目进展细节。作为英国/法国导弹创新和技术合作伙伴项目(MCM IPT)材料和组件领域8的一部分,该项研究还将重点锁定到超高温陶瓷复合材料、陶瓷-金属连接技术、用于射频数据链路天线罩的高温材料以及基于增材制造技术的新型功能梯度结构。后续,MBDA公司将与工业界和学术界达成合作共识一起开展研究工作。
    高温陶瓷复合材料在军工领域研究应用绝非偶然。未来,导弹的飞行速度和飞行时间将继续增加,且要更好地适应高温环境。这些都对现有的材料提出了挑战,从而导致了昂贵的设计解决方案。高温陶瓷复合材料是一种耐高温材料,可抗热冲击、腐蚀和烧蚀,同时还具有良好的结构性能和低密度(~0.3千克/立方米)等特性,其优异的热保护性能尤其适用未来导弹飞行标准要求。
    目前,MBDA公司在导弹创新和技术合作伙伴项目中的开发方向之一是纤维增强型高温陶瓷复合材料的开发,重点使用HfB2粉浸渍的碳纤维预成型坯料,随后用CVI工艺来生产高温陶瓷复合材料。同时,另一个导弹创新和技术合作伙伴项目研究小组对射频透明陶瓷或射频透明陶瓷复合材料在500~1000℃温度范围的不同选择进行了探索。应用可能包括数据链路天线罩,雷达高度计窗口和导引天线罩。
    据了解,陶瓷基复合材料是航空航天、军事、发电、核能、化工等领域不可或缺的材料。因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点,在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用,成为理想的高温结构材料。
    经过国内外学者几十年的共同努力,陶瓷基复合材料技术研究已经取得了较大的突破。
    从国际市场看,目前对陶瓷基复合材料研究比较深入的国家主要有美国、日本、法国、德国等。其中美国对PIP、CVI和RMI工艺均有研究,且均有较高的研究水平;日本拥有聚碳硅烷(PCS)和连续SiC纤维制备技术,主要开展PIP工艺制备纤维增强SiC复合材料的研究,特别是在SiC/SiC复合材料制备上具有较高的研究水平;法国以CVI技术为主,且技术水平属国际领先;德国以RMI和PIP技术为主,特别是RMI技术世界领先。
    从国内市场看,我国在陶瓷基复合材料研究方面起步相对较晚。近年来通过国家项目的支持,目前国内相关高校和研究单位在陶瓷基复合材料的研究取得了较大的突破。但是目前陶瓷基复合材料的应用还主要集中在军工、航天领域,在其他民用领域的应用规模还相对有限。接下来一段时期内,陶瓷基复合材料行业的发展方向将主要向军转民发展,军转民的过程是行业发展规模迅速膨胀的阶段,市场一旦打开,陶瓷基复合材料行业的发展也将进入新的阶段。
    由此证明,军转民发展前景向好。
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