基本介紹
- 中文名：喉襯材料
- 外文名：throat liner material
- 所屬領域：航空航天
- 定義：固體火箭發動機噴管喉部內襯
- 種類舉例：旋壓鎢-石墨釺焊材料等
- 結構舉例：耐熱喉襯結構等
發展歷史,種類舉例,50W-50Mo鑄造合金,等離子噴塗鎢-鎢絲,鎢滲銅複合材料,旋壓鎢-石墨釺焊,喉襯結構分類,
發展歷史
美國從60年代初開始將難熔金屬(鎢、鉬)及其合金列為重要的空間材料之一而大力開展研究。相繼研製出鍛造鋁合金、旋壓鎢-石墨釺焊件、多孔鎢滲銀等多種材料和製品，分別用於北極星A1、民兵Ⅱ-I及北極星A3等戰略固體飛彈發動機上作噴管喉襯。60年代中期和80年代初期又推出鎢絲纏繞等離子噴塗鎢喉襯和用等靜雅成形技術生產的鎢滲銅材料，套用在EX-41多用途垂直發射系統的“捕鯨叉”飛彈和“阿斯克洛”反潛火箭上作燃氣舵。
國內研究難熔金屬及其合金始於60年代中期。在短時間內相繼獨自研製成50W-50Mo鑄造鎢鉬合金，尺寸6200mm大斷面真空熔煉純鎢鑄錠，隨後經擠壓、鍛造、軋板製取鎢-石墨釺焊複合結構喉襯、鎢絲纏繞等離子噴塗滲銀喉襯提供發動機進行地面熱試車並獲成功。
70年代初用粉末冶金工藝方法，以鎢粉為原料，經冷等靜壓成形、燒結製取多孔鎢骨架，然後採用毛細管法滲銅生產鎢滲銅自發汗冷卻型喉襯，該材料正式為多種型號的發動機所採用。其生產工藝和性能都不低於國外同類型材料的水平。
種類舉例
50W-50Mo鑄造合金
根據固溶強化的原理進行研製。其基本特點首先是鉬在所有溫度下能同鎢形成連續固溶體，能保證最大限度的固溶強化；其次，形成合金後仍具有高的熔點，並保持高溫使用性能。
等離子噴塗鎢-鎢絲
該材料根據纖維增強的原理進行研製。其基本特點：首先是採用高強度鎢絲沿軸向交錯螺旋纏繞在芯軸上，用等離子熱源將熔融鎢粉噴塗使其與鎢絲固結，纏繞一層鎢絲噴塗一次鎢粉直至達到設計尺寸要求為止；其次，在氫氣保護下進行中溫熱處理，以提高密度和結合強度，降低氧含量，消除層狀結構；第三，該工藝簡單，工件尺寸和形狀不受限制，應力阻抗高，阻止裂紋傳播性能好等。
鎢滲銅複合材料
該材料是一種自發汗冷卻型喉襯材料，它是基於鎢銅兩相物質互不溶解互相潤濕的原理進行研製的。其基本特點是用粉末冶金的工藝方法，以鎢粉為原料製成具有一定強度，對相對密度、開孔率有嚴格要求的多孔結構件。然後，藉助毛細管力的作用將低熔點的金屬銅滲透到多孔鎢骨架中，形成兩相複合結構材料。當發動機工作時，滲入鎢骨架中的銅汽化蒸發，吸取熱量，降低喉襯溫度而起到保護作用。由於滲入銅的作用，大大提高強度，通常高於基體強度4-5倍，從而大大提高抗熱震性，改善機加工性，同時還具有工藝較簡單、周期短、原料利用率高等優點。是受到國內外廣泛重視的難熔金屬材料。
旋壓鎢-石墨釺焊
該材料根據電弧熔煉原理進行研製的。首先，在真空中，兩個垂直放置的電極之間點燃電弧，由於電弧作用電極熔化自耗，熔化的鎢滴入水冷銅坩堝中，不斷熔化，不斷結晶。隨後，將所製得的鎢錠經擠壓、鍛造、軋板、電解加工、旋壓，製成旋壓鎢內襯，再與背壁石墨釺焊形成複合結構喉襯。具有耐燒蝕好、結構重量輕等特點，不足之處是工藝複雜，周期長，原料利用率低。
喉襯結構分類
在大力發展新材料、新工藝的同時，喉襯結構的設計和研究也受到高度重視。先後經發動機套用的喉襯結構有5類：
1．耐熱喉襯結構
屬於本類的有：等離子噴塗氧化錇、純鉬鍛件、鎢一鉬合金鑄件、鎢一鈷硬質合金整體喉襯結構。特點是靠喉襯材料本身起耐熱、熱沉積作用。
2．熱沉喉襯結構
屬於本類的有：升華溫度高、導熱率高的各種多晶石墨、熱解石墨、氈基碳-碳、多維紡織碳-碳整體喉襯結構。特點也是靠喉襯材料本身起耐燒蝕熱沉作用。
3．耐熱-熱沉複合喉襯結構
屬於本類的有：旋壓鎢-石墨、陶瓷嵌鑲-石墨複合喉襯結構。特點是用熱沉作用好的：石墨作喉襯背襯，鎢，陶瓷作為耐熱抗沖刷的喉襯襯裡。發揮兩種材料的優點，互相補償不足，滿足較高使用條件的要求。
4．自冷-熱沉複合喉襯結構
屬於本類的有：鎢滲銅-石墨、鎢絲增強等離子噴塗，鎢滲銀-石墨複合喉襯結構，特點是鎢滲銅自發汗冷卻型材料作為耐熱抗沖刷喉襯襯裡，石墨作背襯吸熱，因此發揮了兩種材料的優點，且襯裡與背襯之間不需採用較複雜的釺焊工藝，具有工藝簡單、周期短、適應性強的特點。
5．燒蝕喉襯結構
屬於本類的有：模壓酚醛-高矽氧玻璃纖維增強塑膠。特點是用在允許燒蝕、工作時間短的大型助推器上作喉襯。
