發散冷卻高溫合金(transpiration Cooling superalloy)是指採用發散冷卻技術，能夠在極端高溫環境下穩定工作的一類高溫合金材料。這種材料是以金屬粉末或金屬絲網為原料，經壓制、燒結製成的，具有一定滲透能力和機械強度的多孔體。
發散冷卻高溫合金是伴隨著發散冷卻技術的套用逐漸發展起來的。早在20世紀30年代，發散冷卻技術為解決火箭發動機的冷卻問題而被提出來。隨後，在40年代又出現了將發散冷卻技術用於燃氣輪機的構想，但是，早期的發散冷卻元件是用粉末冶金方法製成的，在透氣均勻性和強度上都不能滿足要求。因此，直到50年代燒結金屬絲網發散冷卻元件問世後，才獲得了實際的套用。主要用作液氫——液氧火箭發動機燃燒室的噴注器面板，工作溫度高達3500℃左右，用氫氣作發散冷卻劑。美國從60年代的RL10-3火箭發動機開始，直到太空梭的主發動機都是採用燒結金屬絲網發散冷卻高溫合金面板。中國從70年代開始研製燒結金屬絲網發散冷卻高溫合金面板，已成功地套用在長征3號系列液氫——液氧火箭發動機上。
基本介紹
- 中文名：發散冷卻高溫合金
- 外文名：(transpiration Cooling superalloy
- 技術：發散冷卻技術
- 原料：金屬粉末或金屬絲網
概述,簡史,原理,生產工序,性能要求與選材,套用,
概述
發散冷卻高溫合金(transpiration Cooling superalloy)是指採用發散冷卻技術，能夠在極端高溫環境下穩定工作的一類高溫合金材料。這種材料是以金屬粉末或金屬絲網為原料，經壓制、燒結製成的，具有一定滲透能力和機械強度的多孔體。
簡史
發散冷卻高溫合金是伴隨著發散冷卻技術的套用逐漸發展起來的。早在20世紀30年代，發散冷卻技術為解決火箭發動機的冷卻問題而被提出來。隨後，在40年代又出現了將發散冷卻技術用於燃氣輪機的構想，但是，早期的發散冷卻元件是用粉末冶金方法製成的，在透氣均勻性和強度上都不能滿足要求。因此，直到50年代燒結金屬絲網發散冷卻元件問世後，才獲得了實際的套用。主要用作液氫——液氧火箭發動機燃燒室的噴注器面板，工作溫度高達3500℃左右，用氫氣作發散冷卻劑。美國從60年代的RL10-3火箭發動機開始，直到太空梭的主發動機都是採用燒結金屬絲網發散冷卻高溫合金面板。中國從70年代開始研製燒結金屬絲網發散冷卻高溫合金面板，已成功地套用在長征3號系列液氫——液氧火箭發動機上。
原理
高溫下工作時，用於發散的冷卻介質從多孔體的冷端向熱端滲透，並以一定的動能注入到熱流和多孔體之間的邊界層中，使邊界層加厚。由於大量冷卻介質的不斷補充，在多孔體表面形成穩定而連續的附面層，從而阻止一部分熱流進入多孔體；另外，在多孔體內部，材料吸收一部分熱流被加熱後，冷卻介質在滲透過程中通過多孔體內較大的比表面積與材料進行熱交換也將帶走部分熱量。因此，發散冷卻高溫合金能夠獲得單純的隔熱冷卻效果。
生產工序
其生產工序為：絲網編織——絲網清洗——疊層配網——壓制變形——真空燒結。
性能要求與選材
發散冷卻高溫合金材料作為高效的防熱結構，在性能上既要求有一定的微孔滲透特性，又要有相當的強度和剛度，並易於切削加工。為此，在絲網選材上，各國大都選用不鏽鋼和鎳基變形高溫合金。在面板材料的滲透性控制方面，要對絲網的疊層數、網孔大小和壓制變形量進行控制。中國發散冷卻高溫合金材料的研製水平已基本上達到國際同類產品的先進水平。
套用
由於製造工藝簡單，使用方便，燒結金屬絲網發散冷卻高溫合金材料作為高效率的防熱結構材料，在航空、航天和能源工業等領域將得到更為廣泛的套用。
