碳纤维增强碳化硅复合材料(C/SiC, C/C-SiC)-(5)应用

进一步应用领域:经济上最具吸引力的应用领域C /碳化硅复合材料是能源行业的主要结构。尽管C/SiC复合材料在抗氧化方面存在局限性,但国际上的研究仍在继续改进其制造工艺和表面涂层,以适应在腐蚀性条件下的长期使用。能源和电站工程中陶瓷结构的第一步是卡口管技术中的双管热交换器的开发,该技术用于与使用煤炭的间接燃烧燃气轮机的联合工艺,如图8所示。这里HT热交换器用于燃气轮机的间接点火。待加热的空气流经同轴布置的纤维陶瓷管。在交叉并发方向上,烟气围绕交错布置的管道排流动。涂层C/C- sic管道分别安装在相应的管层中,从而降低了纵向膨胀引起的拉应力。由于C/C- sic材料的微孔隙性,多层防腐涂层对这种应用具有重要意义,因为这些保护涂层有两个功能:作为加压管道的密封剂,还可以保护基体和碳纤维免受氧化和腐蚀。

图8碳化硅管高温换热器设计原理及结构研究

热焚烧装置炉膛内的组件要求具有极高的机械、耐热和耐腐蚀性,特别是在燃烧有问题的废物时。由高陶瓷含量的C/SiC制成的移动燃烧格栅,同时具有将要燃烧的材料的前向进料,已经在焚化装置中运行。这些C/SiC组件被设计为空心体,因此额外的空气可以通过孔引入,从而实现了焚烧的优化。

在熔炉工程领域,C/C- sic陶瓷被用作金属硬化的装料装置和工件支撑。与耐高温金属相比,这些陶瓷组件相当轻,并且在高温下具有非常低的翘曲和变形倾向。装药装置可以由与最终产品轮廓相似的纺织预制件生产,因此只需要很少的加工工作。系列制造的其他工业部件是C/C- sic风扇叶片,用于在热处理炉中循环大气。氧探针管,热电偶保护管,冶金中使用的浇槽,或由C/C- sic纤维陶瓷制成的ht喷嘴也是实用的,在这里主要取代单片陶瓷材料。

在车辆和飞机的弹道防护领域,在复合系统中使用单片陶瓷,与装甲电镀钢相比,可以减轻50%以上的重量。通过使用轻质C/SiC或C/C-SiC板代替常用的氧化铝或碳化硅材料,未来的轻型装甲可能会进一步降低质量。弹道测试表明,由于纤维陶瓷具有更高的断裂韧性,因此可以更好地抵御多次撞击。

典型的轻型装甲主要由多层夹层化合物组成,其正面由陶瓷材料制成,背面主要由吸收能量的材料制成,如合成织物或延展性金属。除了这种轻量化装甲单位面积的重量可能较低之外,纤维陶瓷设计的可变性是纤维陶瓷与传统陶瓷相比的另一个重要优势。它们的制造是基于复合材料技术中使用的经典方法,这允许未来大量生产纤维陶瓷,除了制动盘,因此设想在基于C/SiC和C/C-SiC复合材料的弹道保护系统中。

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