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空间探测用轻质防热材料

中国科技成果 2024年第9期25卷 1-1页

作者：梁馨方洲航天材料及工艺研究所北京100076

空间探测成果对科学技术及人类社会发展具有积极的促进作用,探索浩瀚宇宙,是人类共同的梦想,娥五号和天问一号分别是月际和行星际的探测器,娥五号携带月壤从月球轨道再入返回地面,天问一号则着陆于二氧化碳气氛的火星表面进行探测活动... 详细信息

空间探测成果对科学技术及人类社会发展具有积极的促进作用,探索浩瀚宇宙,是人类共同的梦想,娥五号和天问一号分别是月际和行星际的探测器,娥五号携带月壤从月球轨道再入返回地面,天问一号则着陆于二氧化碳气氛的火星表面进行探测活动。由于空间环境的特殊性,空间探测器轻量化要求苛刻、气动加热温度高且复杂。防热材料包覆于探测器外表面,以保护内部的航天员或者其他有效载荷处于正常工作的温度范围内,是决定任务成败的核心关键技术之一。

关键词：促进作用火星表面月球轨道空间探测天问人类社会发展防热材料核心关键技术

原子氧环境下SiC基防热材料主/被动氧化在线识别及演化

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4792-4801页

作者：金华张劭捷李哲文张结艳米智彤许承海厦门大学航空航天学院厦门361005 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

当前,高超声速飞行器主流SiC基防热材料在1200~1700℃内的防热机制主要依靠SiC被动氧化生成的SiO_(2)保护层,但高超声速飞行带来的高温气体效应使得防热材料遭受高温、低压、原子氧载荷,原子氧的高活性将改变SiC氧化反应类型,导致材料... 详细信息

当前,高超声速飞行器主流SiC基防热材料在1200~1700℃内的防热机制主要依靠SiC被动氧化生成的SiO_(2)保护层,但高超声速飞行带来的高温气体效应使得防热材料遭受高温、低压、原子氧载荷,原子氧的高活性将改变SiC氧化反应类型,导致材料丧失防护能力。因此,判别不同飞行工况下材料主/被动氧化类型将直接决定材料的使用阈值,对于高超声速飞行器防热设计和新型防热材料研制极为重要。基于此,本文打破通过分析氧化反应后材料微观成分辨别主/被动氧化反应的传统方法,基于光谱诊断、射频等离子放电及高功率激光技术,建立高温、低压、原子氧环境下SiC基防热材料主/被动氧化反应在线识别方法与系统,实现了SiC基防热材料主/被动氧化反应快速在线识别,经过SEM、EDS和XRD等材料分析,验证了在线识别方法的准确性和可靠性,进一步探究了原子氧环境下SiC材料主动氧化的演化规律,并建立了氧化动力学方程,为SiC基防热材料防护阈值及材料性能改进提供了重要支撑。

关键词：高超声速飞行器防热材料原子氧主/被动氧化反应光谱诊断

航天用短切纤维防热材料分散装备的研制与实践

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制造业自动化 2022年第5期44卷 129-133页

作者：罗刚堂李琳伍昱李鹏洪义强北京机电工程总体设计部北京100854 中国航天科工运载技术研究院北京分院北京100854

短切纤维防热材料的成型过程中,预混料分散工艺对材料的力学和防热性能有着重要影响,采用机械装备进行短切纤维预混料的分散是保证质量的重要手段。研制了一种针对短切纤维防热材料预混料的分散装备,通过引入带齿结构辅助压辊,改善了预... 详细信息

短切纤维防热材料的成型过程中,预混料分散工艺对材料的力学和防热性能有着重要影响,采用机械装备进行短切纤维预混料的分散是保证质量的重要手段。研制了一种针对短切纤维防热材料预混料的分散装备,通过引入带齿结构辅助压辊,改善了预混料抓取均匀度,通过对分散系统针齿的结构、排列方式、分布间距、排列角度等工艺参数进行优化设计,实现了针板与主轴可分离的模块化,提高了分散效果。研制的装备在现场应用验证过程中显著提高了预混料分散均匀性,对比手工分散的方式,分散效率提高了20倍以上。

关键词：短切纤维分散防热材料航天

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防热材料高温烧蚀-相变特性的细观研究

复合材料学报 2002年第2期19卷 108-112页

作者：梁军易法军哈尔滨工业大学复合材料研究所哈尔滨150001

通过高温环境下防热材料体积烧蚀机理的分析 ,利用细观力学的 Eshelby等效夹杂方法研究了材料烧蚀-相变特性和热力学性能变化规律。假设材料热化学反应后热解生成相介质统计均匀分布 ,考虑了热解反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作... 详细信息

通过高温环境下防热材料体积烧蚀机理的分析 ,利用细观力学的 Eshelby等效夹杂方法研究了材料烧蚀-相变特性和热力学性能变化规律。假设材料热化学反应后热解生成相介质统计均匀分布 ,考虑了热解反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用 ,预报了不同基体材料弹性模量随温度、加温速率之间的变化关系 ,并与实验结果对照。

关键词：细观力学烧蚀防热材料相变密度热力学性能有效弹性模量

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防热材料热解与氧化性能试验技术研究

实验流体力学 2007年第4期21卷 86-90页

作者：许艺王国林胡天勇张佐光北京航空航天大学北京100083 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

介绍了利用Arrhenius方程开展材料烧蚀热解性能动力学特性的基本原理，试验测试方法。并通过对炭酚醛材料烧蚀动力学参数的高频等离子体风洞试验研究，验证了采用时间历程积分在试验结果处理中的可靠性，在此基础上采用平板试验技术获... 详细信息

介绍了利用Arrhenius方程开展材料烧蚀热解性能动力学特性的基本原理，试验测试方法。并通过对炭酚醛材料烧蚀动力学参数的高频等离子体风洞试验研究，验证了采用时间历程积分在试验结果处理中的可靠性，在此基础上采用平板试验技术获得炭酚醛材料在600～1200K温度范围内的表面质量烧蚀率动力学方程，并将该方程所预测的结果与采用驻点烧蚀技术所获得的结果进行比较。结果显示：二者最大误差不超过5％，通过理论初步分析了二者之间存在差异的主要原因，并在试验比较分析的基础上，采用最大误差限理论分析了试验结果的可靠性。

关键词：防热材料烧蚀特性试验技术高频等离子体风洞

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Al-Mg/C耗散防热材料静态氧化模型

稀有金属材料与工程 2010年第A1期39卷 520-524页

作者：武高辉陈苏白雪康鹏超刘祥武练梅哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

采用XPS、SEM等技术对耗散防热材料静态氧化试验中氧化膜的生成情况及氧化微观形貌进行了研究,并提出了不同温度及不同氧化时间下Al-Mg/C耗散防热材料静态氧化的吸附模型和扩散模型。氧化模型的建立,为研究该材料的耐烧蚀性能,设计冷却... 详细信息

采用XPS、SEM等技术对耗散防热材料静态氧化试验中氧化膜的生成情况及氧化微观形貌进行了研究,并提出了不同温度及不同氧化时间下Al-Mg/C耗散防热材料静态氧化的吸附模型和扩散模型。氧化模型的建立,为研究该材料的耐烧蚀性能,设计冷却剂的成分提供了相应的理论依据。

关键词：防热材料吸附模型:扩散模型氧化模型

防热材料用氮化硼纤维的制备及其在空间技术领域中的应用

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硅酸盐通报 2005年第4期24卷 62-65页

作者：杨辉张铭霞唐杰程之强山东工业陶瓷研究设计院淄博255031

氮化硼(BN)纤维与某些无机纤维相比,具有耐高温、耐化学腐蚀、电热性能好、耐辐射等优良特性。它的抗氧化温度比碳纤维、硼纤维的高。在惰性条件下2500℃以上仍保持稳定,在氧化气氛中850℃仍是稳定的。因此,它可作为防热、隔热材料、高... 详细信息

氮化硼(BN)纤维与某些无机纤维相比,具有耐高温、耐化学腐蚀、电热性能好、耐辐射等优良特性。它的抗氧化温度比碳纤维、硼纤维的高。在惰性条件下2500℃以上仍保持稳定,在氧化气氛中850℃仍是稳定的。因此,它可作为防热、隔热材料、高温过滤材料和电器绝缘材料,特别是该纤维在宇航技术领域方面的潜在应用前景更为广阔,可做抗烧蚀罩、电绝缘器、雷达天线窗、军用防护宇航服、抗中子防护罩和重返大气层的降落伞等。

关键词： BN纤维 BNF-sialon基复合材料耐烧蚀性氮化硼纤维技术领域防热材料应用空间制备

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抗核爆X射线的防热材料微结构研究

现代应用物理 2023年第1期14卷 157-163页

作者：姜大鹏冉宪文汤文辉张昆杨晓虎国防科技大学理学院核科学与技术系长沙410073

对几种抗核爆X射线的防热材料随机产生的Voronoi微结构进行能量沉积计算,得到材料在X射线照射方向不同深度处沉积的比内能,结果表明:相同的X射线照射下,不同参数条件的Voronoi结构能量沉积的平缓程度(即剖面梯度)不同。3种随机Voronoi... 详细信息

对几种抗核爆X射线的防热材料随机产生的Voronoi微结构进行能量沉积计算,得到材料在X射线照射方向不同深度处沉积的比内能,结果表明:相同的X射线照射下,不同参数条件的Voronoi结构能量沉积的平缓程度(即剖面梯度)不同。3种随机Voronoi结构的表征值分别为77.22%,79.56%,84.14%,表明Voronoi多边形结构可提高防热材料抗核爆X射线能力。

关键词： Voronoi X射线防热材料微结构

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驻点防热材料线烧蚀量实时投影测量

计量学报 2016年第4期37卷 380-383页

作者：张智欧东斌高贺陈连忠中国航天空气动力技术研究院

为测量高超声速飞行器驻点区防热材料线烧蚀量,提出了一种烧蚀位置投影测量的光学方法。通过标定相机与模型间的比例系数、采集模型的烧蚀视频以及图像处理等手段获取烧蚀后退量。在2种试验状态下,进行了4类材料的烧蚀测量,实现了频率为... 详细信息

为测量高超声速飞行器驻点区防热材料线烧蚀量,提出了一种烧蚀位置投影测量的光学方法。通过标定相机与模型间的比例系数、采集模型的烧蚀视频以及图像处理等手段获取烧蚀后退量。在2种试验状态下,进行了4类材料的烧蚀测量,实现了频率为25Hz的实时测量,且测量误差小于0.16mm,测量结果可应用于烧蚀分析。

关键词：计量学线烧蚀量烧蚀投影测量防热材料