固体火箭发动机用钼镧喷管断口形貌及组织分析

通过固体火箭发动机地面热试车实验获得烧蚀后的钼镧喷管试样,对比分析了烧蚀前后试样的金相组织,在常温和1000℃条件下进行了钼镧材料的力学性能实验。结果表明:对于工作时间2.1 s的固体火箭发动机中搭载使用的钼镧喷管,内型面形状完整,尺寸无明显变化,抗烧蚀性能表现良好;烧蚀前后金相组织对比显示晶粒发生再结晶,特别是喷口及喷管中部工作温度高的位置,形貌变化明显,由细长的纤维状变为等轴晶趋势。镧的氧化物粒子对钼起到了韧化作用,合金试样1000℃高温和常温下断口出现颈缩和韧窝,高温下韧窝深浅差异更大,抗拉强度和伸长率有所下降。     

大口径火炮身管内膛防烧蚀镀铬

扼要论述高膛压高初速火炮身管内膛烧蚀问题的严重性;介绍目前世界各国在火炮身管内膛防烧蚀研究方面的基本做法和取得的突破性进展,以及笔者防烧蚀镀铬的工艺研究和性能试验成果。     

耐烧蚀超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

炭/炭(C/C)复合材料在高温含氧环境中易氧化烧蚀的问题影响了其在航空航天领域的应用,引入超高温陶瓷能有效地提高其超高温耐烧蚀性能。介绍和分析了化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、反应熔渗等基体改性工艺及其优缺点;综述了近年来C/C复合材料基体改性提高其超高温抗烧蚀性能的最新研究进展;并评述了国内在提高C/C复合材料超高温抗烧蚀性能方面取得的一些成果;最后,提出了提高C/C复合材料超高温长时抗烧蚀性能的潜在发展方向。     

固体火箭发动机用钼镧喷管断口形貌及组织分析

通过固体火箭发动机地面热试车实验获得烧蚀后的钼镧喷管试样,对比分析了烧蚀前后试样的金相组织,在常温和1000℃条件下进行了钼镧材料的力学性能实验。结果表明:对于工作时间2.1 s的固体火箭发动机中搭载使用的钼镧喷管,内型面形状完整,尺寸无明显变化,抗烧蚀性能表现良好;烧蚀前后金相组织对比显示晶粒发生再结晶,特别是喷口及喷管中部工作温度高的位置,形貌变化明显,由细长的纤维状变为等轴晶趋势。镧的氧化物粒子对钼起到了韧化作用,合金试样1000℃高温和常温下断口出现颈缩和韧窝,高温下韧窝深浅差异更大,抗拉强度和伸长率有所下降。     

NiCr-Cr3C2-ZrO2-BaF2·CaF2涂层高温摩擦磨损性能*

为提高 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂ 涂层高温耐摩擦磨损性能,减少热喷涂过程中润滑相 BaF₂·CaF₂ 火焰烧蚀,采用溶胶凝胶方法将 BaF₂·CaF₂ 粉体以弥散形式包覆于抗烧蚀陶瓷相 ZrO₂ 内,形成 ZrO₂-BaF₂·CaF₂ 抗烧蚀包覆型粉体,将粉体与 NiCr-Cr₃C₂ 混合后爆炸喷涂以提高涂层内 BaF₂·CaF₂含量,并表征涂层微观组织和高温耐磨损性能。结果表明：ZrO₂包覆型粉体中 BaF₂·CaF₂呈弥散式分布,制备的 NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂涂层相比传统 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂涂层,Ca、Ba 元素含量均提升 1 倍以上,两涂层显微硬度分别为 1 041 HV 和 690 HV,这说明 ZrO₂陶瓷包覆能有效减少 BaF₂·CaF₂在喷涂过程中的高温烧蚀,且大幅提升了涂层硬度。高温摩擦磨损试验结果显示,NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂ 涂层在 600 ℃、 700 ℃和 800 ℃时的平均摩擦因数分别为 0.25、0.17 和 0.18,与 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂涂层相比分别降低了 16.7%、39.3% 和 5.3%;NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂涂层磨损率为 5.47×10^-6 mm³ ·N^?1 ·m^?1 ,较 NiCr-Cr₃C₂-BaF₂·CaF₂涂层降低了 38.6%。 对磨球表面的微观表征显示,涂层中润滑相含量提升使 NiCr-Cr₃C₂-ZrO₂-BaF₂·CaF₂ 涂层在对磨球表面形成更为完整的润滑转移膜,这将有利于涂层的高温润滑性、稳定性和耐磨损性能。研究结果对热喷涂粉体中易烧蚀物相的热防护和高温自润滑耐磨涂层性能的提升具有借鉴意义。     

CeO2/MoSi2改性ZrB2-SiC陶瓷的烧结性能及耐烧蚀性能

无压烧结ZrB₂-SiC陶瓷可制备复杂形状构件,但致密化难且耐烧蚀性能有待提高,因此亟需研究能够改善陶瓷致密化的有效烧结助剂。本文采用CeO₂和MoSi₂为烧结助剂,在1 850 ℃无压烧结1 h条件下制备了ZrB₂-SiC陶瓷,研究了CeO₂和MoSi₂对ZrB₂-SiC陶瓷烧结性能和耐烧蚀性能的影响。结果表明,当5%(体积分数)的烧结助剂中CeO₂和MoSi₂体积比为1∶1时,ZrB₂-SiC陶瓷的烧结性能、耐烧蚀性能最佳。烧结助剂在烧结过程中形成Ce-Mo液相,陶瓷颗粒在液相的表面张力下重排和传质,Ce-Mo液相促进陶瓷颗粒在毛细力下形成烧结颈,填充于陶瓷颗粒的间隙中,并在降低陶瓷晶粒的晶界能时促进致密化进程,最终获得无压烧结密度为5.02 g/cm³、相对密度为89.71%、维氏硬度为14.04 GPa的ZrB₂-SiC陶瓷。相对于未添加烧结助剂时,实际密度提高了53%,维氏硬度提高了43%。在烧蚀过程中,烧结助剂适量补充SiO₂后可促进黏度适宜的玻璃相自愈合,并提高ZrO₂的稳定性,使ZrB₂-SiC陶瓷具有最好的耐烧蚀性能,此时ZrB₂-SiC陶瓷质量烧蚀率为-1.62 mg/s,线烧蚀率为0.33 μm/s。