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9Cr18MoV不锈钢圆钢的新型航空辅助材料——合金陶瓷

现代航空发动机高压涡轮热障涂层主要采用陶瓷材料,陶瓷优点就是熔点高、强度大、热导率低,传统发动机热障涂层多采用氧化锆基陶瓷材料,它可以使材料承受的温度降低100度,这样加上镍基高温合金本身1100度,再加上气膜冷却技术还能提供400度左右的冷即效果,那么航空发动机涡轮前温度可以达到1600度左右。这个温度正是第四代航空发动机F119涡扇发动机涡轮前温度。

随着航空发动机性能继续提高,人们预测第五代航空发动机涡轮前温度可能会达到达到2000度,这样热联涂层需要提供氧化锆陶瓷材料提供更好的防护效果,遗憾是实验发现随着温度升高,氧化锆陶瓷材料迅速下降,热导率增加,材料氧化,进而导致涂层失效,所以人们一直在寻找性能更好的热障涂层材料,为此中国相关单位研制成功稀土钽酸盐高温铁弹相变陶瓷材料,它与传统氧化锆陶瓷材料相比,效率更高,可以达到后者的2-3倍,也就是说它可以让材料承受的温度降低200-300度,加上镍基高温合金的1100度、气膜冷却的300-400度,可以让发动机涡轮前温度提到1800度以上,还有就是韧性好,传统陶瓷材料最大缺点就是韧性不足够,稀土钽酸盐材料比氧化锆材料质地柔软,可以承受更多的应力,这样就可以大大提高材料热循环次数,增强航空发动机可靠性。同等应力状态稀土钽酸盐还可以制备更厚的热障涂层,这样就能达到更大的温度梯度。