WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Високотемпературна ізоляція для космічних кораблів - Реферат

Високотемпературна ізоляція для космічних кораблів - Реферат

достатні для їх експлуатації.
Як в авіації, так і в космічній техніці усі деталі повинні мати порівняно невелику масу. Це стосується також і ізоляційних матеріалів, тому нелегко виробити такий матеріал, котрий мав би наряду з високими механічними та теплоізоляційними характеристиками невелику масу та мати невелику вартість. Так, наприклад, фірма PNL (США) розробила керамічний матеріал з тканих металевих та керамічних ниток. Міцність матеріалу порівняна з міцністю сталі A1, хоча їх питома маса складає 0,1 маси металів. Матеріал назначений для довгострокової експлуатації в космосі та його вартість склала близько 11250 доларів за 1 кг. Для запобігання виробів від ударів метеоритів передбачені багатошарові екрани. У композиційних матеріалів з вуглецевою матрицею, армованою волокнами вуглецю низька густина, підвищена механічна міцністьпри дуже високих температурах та висока стійкість до окислення. Вартість таких композиційних матеріалів склала 5000-45000 доларів за один кілограм.[5].
2. Сировинні матеріали для виготовлення високотемпературної ізоляції
Склад сировинних матеріалів високотемпературної ізоляції може бути різним. Одні сполуки придають виробу в'язкість,інші-пористість, твердість, міцність, теплоізолюючі якості та інші властивості. Тому в залежності від спеціального призначення ізолюючого матеріалу склад сировинних матеріалів регулюють таким чином, щоб забезпечити надійну службу ізоляції на протязі довгого часу.
Але основними сировинними матеріалами для виготовлення високотемпературної ізоляції є карбіди, зокрема карбід кремнію та нітрид кремнію. Розглянемо властивості цих матеріалів.
Нітрид кремнію Si3N4 отримують високотемпературними хімічними реакціями при 1000-1600?С. Перші керамічні реакціонно спечені пористі вироби із Si3N4 були отримані пресуванням виробів із порошка Si з послідуючим опалом в середовищі N2.Густі вироби із Si3N4 мають високу твердість, стійкість до окислення та в'язкість руйнування
4-11 МПа·м1/2. високотемпературні властивості в більшій мірі пов'язані з використанням активуючих спікання домішок, таких як CaO, MgO, Y2O3 та інших оксидів РЗЕ. Густина Si3N4 3,44 г/см?. Нітрид кремнію кристалізується в орторомбічній системі. При температурі 1900 ?С Si3N4 розкладається. Нітрид кремнію хімічно інертний до багатьох розплавлених металів та солей. Розплавлені їдкі луги розкладають його з виділенням аміаку.
Нітрид кремнію використовують як зв'язки у виготовлені виробів з карбіду кремнію. Таку зв'язку отримують шляхом опалу в середовищі азоту виробів з SiC та введеного в нього металічного кремнію. Коефіцієнт теплового розширення Si3N4 невеликий та складає 2,46·10-6 (при 20-1000 ?C). Теплопровідність полікристалічного Si3N4 0,0037 ккал/см·сек·?С (при 200-1300 ?C). Термостійкість виробів добра. Поріг міцності при стисканні Si3N4 при кімнатній температурі 5000-6000 кГ/см?, при згинанні 1100-1400 кГ/см?. Міцністні характеристики до 1400?С змінюються незначно. Густа Si3N4 - кераміка складена основним чином із високотемпературного Si3N4. Світове виробництво Si3N4 складає приблизно 500 т/рік.
Карбіди- це з'єднання вуглецю з металами (MeC). Вони відрізняються високою температурою плавлення або розкладання. Найбільше використання у техніці здобули карбіди титану TіC і карбід кремнію SіC. Карбід титану використовують головним чином для виготовлення жаростійких матеріалів, деталей в реактивній техніці, а також деяких виробів для атомних реакторів та в інших випадках. Карбід кремнію SiC найбільш широко використовують в ряді областей техніки завдяки великій твердості (абразиви), вогнетривкості та специфічним електрофізичним властивостям. Дані о властивостях SiC наведені нижче.
Густина в г/см? ………………………………………… 3,21
Твердість по мінералогічній шкалі ………………9,2-9,5
Мікротвердість в кг/см? ………………………3000-4500
Поріг міцності в кг/см?: при стисканні перпендикулярно оптичній осі…22500 при згинанні …………………………………………1550
Теплопровідність виробів із рекристалізованого карбіду кремнію при 200-1400 ?C в кал/см·сек·град …………………0,04
Коефіцієнт термічного розширення в інтервалі температур 20-1000 ?C град-1 ……………………5.2·10-6
Величина та характер зміни електроопору в області температур до 1500 ?С, а також висока стійкість до окислення при тривалій дії високих температур обумовили використання карбіду кремнію як матеріал для електронагрівних опорів.
Окрім виготовлення нагрівних елементів та нелінійних опорів карбід кремнію використовують як конструкційний матеріал для ракетної техніки. Однак перед цим проводилася тривала дослідницька робота, яка була направлена на отримання густого беспористого карборунду. Такий матеріал в СРСР та за кордоном був отриманий. Його відносна густина складає 0,95-0,98, поріг міцності при стисканні 10000-14000 кГ/см?.[6].
3. Особливості технології виробництва високотемпературної ізоляції
Виробництвом високотемпературної ізоляції займається багато фірм та с часом технології виробництва удосконалюються. Цим пояснюється велика кількість запропонованих способів виробництва високотемпературної ізоляції для космічних апаратів, ракет та надзвукових літаків. Розглянемо деякі з них.
Виготовляються легковажні високотемпературні керамічні теплоізоляційні блоки з низькою теплопровідністю, високою міцністю методом формування виробів з стільниковою структурою з високотемпературного матеріалу. Формування заготівок робиться шляхом поперемінного з'єднання гофрованих та плоских листів, для одержання яких використовують волокна із Al2O3, SiO2, C, ZrO2, Si3N4, SiC, нитковидні кристали SiC, Si3N4 з послідуючим опалом. На отриманий виріб наноситься керамічне високотемпературне покриття.[7]. При нанесенні покриття методом хімічного осадження із газової фази при вигоранні ісходні матеріали розчинюються в палаючих
Loading...

 
 

Цікаве