Продукция

Продукты

тугоплавкие металлы

Тугоплавкие металлы, такие как вольфрам, молибден, тантал, ниобий и рений, благодаря своим превосходным высокотемпературным механическим свойствам широко применяются в аэрокосмической отрасли, одним из основных направлений является применение в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей с двумя компонентами топлива. Температура горения топлива в камере сгорания двигателя может достигать 2700℃, и хотя внутри используется технология жидкостного пленочного охлаждения, температура поверхности всё ещё превышает 1000℃. В таких условиях тугоплавкие металлы легко окисляются, например, ниобиевые сплавы начинают катастрофически окисляться уже при температуре выше 600℃. Поэтому для защиты поверхность тугоплавких металлов необходимо покрывать высокотемпературными антиоксидантными покрытиями. На сегодняшний день наиболее распространёнными высокотемпературными антиоксидантными покрытиями являются силицидные и покрытия из благородных металлов.

Классификация:

Серия продуктов

Почтовый ящик:

monfils.chen@mtwkj.com

Связь

Сообщение

Презентация продукции

Тугоплавкие металлыПоверхностное антиоксидантное покрытие

I. Силицидное покрытие.

Тугоплавкие металлыСилицидное покрытие используется в условиях высокотемпературного окисления, обеспечивая хорошую защиту подложки. Антиоксидантными свойствами обладает не силицид сам по себе, а плотный слой SiO2, образующийся на поверхности покрытия при окислении силицида, который препятствует диффузии кислорода внутрь. Кроме того, SiO2, образующийся в результате силицирования, представляет собой стеклообразную фазу, обладающую текучестью при высоких температурах, которая может компенсировать трещины, поры и другие дефекты, возникающие в процессе окисления покрытия, что дополнительно повышает защитные свойства силицида в условиях высокотемпературного окисления, то есть так называемую «самовосстанавливающуюся» способность. В процессе использования силицидного покрытия образование SiO2 и потеря Si происходят одновременно. С течением времени, когда образующегося SiO2 недостаточно для формирования полного плотного поверхностного слоя или невозможно компенсировать постоянно увеличивающееся количество дефектов в покрытии, кислород проникает в подложку, вызывая ее окисление и разрушение.

Силицидные покрытия в настоящее время являются наиболее распространенным типом покрытий, примером которых являются американский R512A и российский MoSi2. Основным компонентом R512A является Si-20Cr-5Ti, который получают методом спекания суспензии на поверхности сплава ниобия и гафния. Защитное покрытие толщиной 80-150 мкм при 1371 °C имеет срок службы 100 часов. Это покрытие используется в двигателях R-4D и других, успешно применялось в системе управления ориентацией лунного модуля и служебного модуля в рамках программы «Аполлон».

II. Система Re (рений)/Ir (иридий) подложка/покрытие.

Теоретические расчеты показывают,Тугоплавкие металлычто Ir покрытие является идеальным антиоксидантным покрытием для поверхности Re, срок службы которого полностью удовлетворяет требованиям эксплуатации. Рениево-иридиевые камеры сгорания — это наиболее перспективная на данный момент система материалов, работающая при высоких температурах. Антиоксидантные свойства этой системы обусловлены ее высокой температурой плавления и низкой скоростью проникновения кислорода, что относится к чисто физической защите без химических реакций. Защитные свойства зависят от температуры плавления материала, скорости потери за счет образования летучих оксидов и скорости взаимной диффузии покрытия и подложки. Применимость материалов Re/Ir обусловлена двумя факторами: во-первых, температура плавления Ir составляет 2447 °C, выше 1200 °C оксиды не образуются, а при 2200 °C скорость проникновения кислорода составляет всего 10-14 см-1·с-1; во-вторых, коэффициенты теплового расширения Re и Ir близки, Re составляет 6,63×10-6/K, Ir — 6,4×10-6/K, что обеспечивает высокую прочность соединения при высоких температурах.
Для системы Re-подложка/Ir-покрытие выход из строя материала в основном определяется взаимной диффузией. Поскольку Re обладает низкой антиоксидантной способностью, когда Re диффундирует на поверхность Ir-покрытия и его атомный процент превышает 20%, Ir-покрытие быстро выходит из строя. В настоящее время Институт аэрокосмических материалов и технологий Китая освоил технологию изготовления рениево-иридиевых камер сгорания методом порошковой металлургии/дуговой наплавки, обладающую возможностью изготовления коротких сопел, и провел 300-секундные наземные испытания при максимальной температуре 2090 °C, при этом покрытие осталось неповрежденным. Текущие характеристики образца соответствуют сроку службы не менее 7 часов при 2000 °C и не менее 500 циклам термического удара от 2000 °C до комнатной температуры.