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固体火箭发动机喉衬-碳化铪

       由于炭/炭(C/C)复合材料具有比其他材料优越的高温热物理和力学性能,目前,已作为固体火箭发动机喷管喉衬的首选材料。在发动机工作过程中,C/C 复合材料喉衬在恶劣的热环境下,内型面因受到高温、高压、高速且含有侵蚀性粒子的热流冲刷烧蚀会遭到破坏,表现为喉径扩大、表面粗糙不平、型面不规整等,从而影响到发动机工作压强,导致喷管效率降低。

       某型号武器系统喷管喉衬炭基体加入8%-10%的我公司生产的HfC材料时,HfC-C/C复合材料的抗烧蚀性能可得到很大的改善。HfC对 HfC-C/C 复合材料喉衬烧蚀抗力的贡献主要有两方面:第一、由于在 3500 ℃烧蚀温度下,HfC在高温烧蚀过程中优先与氧气反应形成HfO2,有效地阻止了有氧气氛对复合材料中炭基体和炭纤维的氧化; 第二、由于 Hf C 具有很高的强度和硬度,又有效地提高了材料整体的抗机械磨蚀、冲刷性能,使得燃气对喉衬内型面的机械剥蚀得到有效抑制。显然,HfC-C/C 复合材料的抗烧蚀性能随 Hf C 含量的增加而提高,实验结果表明,当 HfC含量达到8%-10%以后,HfC-C/C复合材料喉衬的线烧蚀率会出现近似恒定的稳定烧蚀阶段, 在固体火箭发动机试车条件下,HfC-C/C复合材料整体喉衬具有良好的抗烧蚀性能。