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耐高温1200℃!新型耐高温胶可牢牢粘住陶瓷与合金

来源:科技日报 作者:复兴网科技 发布时间:2023-11-20
摘要:记者11月20日从中国民航大学获悉,该校本科生团队研发了一种适用于氧化锆与钛合金专用耐高温胶。该胶黏剂最高耐温可达1200℃,室温至1100℃范围内的粘接强度均高于5兆帕,很好地解决了陶瓷合金之间的高温粘接技术难题,在航空航天领域具有广泛的应用前景。该成果近日发

科技日报记者 陈曦

记者11月20日从中国民航大学获悉,该校本科生团队研发了一种适用于氧化锆与钛合金专用耐高温胶。该胶黏剂最高耐温可达1200℃,室温至1100℃范围内的粘接强度均高于5兆帕,很好地解决了陶瓷合金之间的高温粘接技术难题,在航空航天领域具有广泛的应用前景。该成果近日发表在国际期刊《今日材料通讯》上,并授权国家发明专利。

据了解,随着航空航天科技的重大突破,众多超高音速飞行器应运而生。高超音速飞机在机身前缘与发动机周围舱壁部位存在的热防护问题,一直是制约飞机速度与安全的重要因素。

陶瓷基复合材料是实现热防护的重要部件,其与金属部件的组合可通过互补方式来实现飞行器的有效防护。然而,机械连接、焊接、钎焊、传统胶接等常规方式,难以保障陶瓷与合金大型部件在极端高温环境的有效连接,而极具潜力的耐高温胶接技术在陶瓷与合金连接方面存在空白。

中国民航大学本科生团队负责人、材料物理专业的陈兆立介绍,耐高温胶接是实现高温部件制备、热防护系统安装和修补的重要途径,而目前耐高温胶多适用于陶瓷,无法适用于合金。面对航空航天日益苛刻的高温环境,研发陶瓷与合金连接用耐高温胶的需求迫在眉睫,且意义十分重大。

针对陶瓷与合金之间无法键合,理化性质尤其是热膨胀差异大而难以实现高温连接这一技术瓶颈,陈兆立带领团队,利用溶胶凝胶包覆高活性多元金属粉预制技术,改进了硅树脂基胶黏剂制备工艺,实现了合金化对耐高温胶陶瓷化进程的可控调控。通过胶层共价键与金属键的共存,解决了陶瓷与合金无法化学相容的瓶颈。同时,通过热膨胀系数可控调节,最终突破热膨胀系数差异大的壁垒,实现了热应力的有效缓和。

最终,该团队成功地研发出可为氧化锆陶瓷与钛/镍合金在室温至1100℃提供5兆帕及以上粘接强度的新型耐高温胶产品,显示出良好的高温机械性能,具有良好的热稳定性与抗氧化性。该产品还适用于钛/镍合金与氧化铝纤维布/毡、气凝胶、高温玻璃之间的连接。

据了解,目前研发产品已应用于航天材料与工艺研究所、天津大学材料学院、华中科技大学“智能制造装备与技术”全国重点实验室等多家单位的预研项目中,包括柔性传感器的搭建,隔热毡的安装等。陈兆立表示,未来该产品有望在空天飞机、高超音速民机、高超音速变轨导弹、核电站热防护、锂电池热失控防护等多领域进行应用。

责任编辑:复兴网科技

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