Feuille de hafnium à haute température
La feuille de hafnium résistante à haute température est une plaque mince ultra - - comme un matériau à partir de hafnium métal de pureté élevé (généralement supérieur ou égal à 99,9%) comme le substrat, par le roulement de précision, le traitement de la chaleur et la technologie de revêtement de surface. Sa valeur fondamentale réside dans son excellent - stabilité de la température et la capacité antioxydante, qui peuvent résister à des environnements extrêmes supérieurs à 1600 degrés C pendant longtemps. Il s'agit d'un matériau clé dans les champs de l'aérospatiale, de l'énergie nucléaire et de l'industrie de la température élevée -.
Description
Les caractéristiques principales de la feuille de hafnium résistante à la température élevée en font un matériau idéal pour des environnements extrêmes. Grâce à des techniques de revêtement de surface telles que le carbure de hafnium (HFC) ou le disilicide de hafnium (HFSI ₂), ainsi que le traitement d'alliage, ce matériau peut augmenter considérablement sa température de résistance à l'oxydation à environ 400 degrés C de hafnium pur à la gamme de 1600 -} 2000 degrés C. En haut -} Air de température, son rythme d'oxydation, son rythme inférieur à 0,1. mg / cm ² · h, démontrant une excellente stabilité à haute température.
Grâce à son point de fusion élevé de 2233 degrés C, la feuille de hafnium peut maintenir d'excellentes propriétés mécaniques même à des températures extrêmes. Par exemple, sa résistance à la traction n'est pas encore inférieure à 150 MPa à 1200 degrés C, et il a une excellente résistance au fluage, qui peut s'adapter à un choc thermique sévère et à des environnements de travail à haute température longs.
En plus de la résistance à haute température, la feuille de hafnium a également une excellente résistance à la corrosion à divers milieux difficiles et peut résister à l'érosion des gaz de température élevés - et des métaux liquides (tels que le sodium, le bismuth de plomb, etc.). Il convient de mentionner qu'il a également une bonne résistance aux dommages à l'irradiation des neutrons et peut résister à des doses de neutrons supérieures à 10 Ω¹ n / cm ², ce qui le rend très approprié pour une utilisation dans les systèmes d'énergie nucléaire.
En termes de propriétés physiques, la feuille de hafnium présente d'excellentes performances complètes. Sa densité est de 13,31 g / cm ³, et elle peut être transformée en feuille mince ultra - avec une épaisseur de seulement 0,03 mm en utilisant la technologie de roulement de précision. Soutenant simultanément plusieurs méthodes de traitement telles que l'estampage, le soudage et l'enroulement, il peut être facilement intégré dans diverses structures complexes pour répondre aux besoins de différents scénarios d'application.
Les matériaux résistants à la température à haute température jouent un rôle irremplaçable dans de nombreuses technologies et champs industriels de coupe -, et leur portée d'application couvre presque tous les scénarios qui nécessitent de faire face à des environnements thermiques extrêmes. Ce qui suit est un résumé systématique de ses principaux domaines d'application:
1, vol aérospatial et hypersonique
Il s'agit du champ d'application le plus découpé - et le champ d'application exigeant pour des matériaux résistants à la température élevés -.
- Composants d'extrémité chaude du moteur: les lames de turbine, les chambres de combustion, les buses et autres composants doivent résister à une érosion de gaz de température élevée à 1200 degrés.
- Système de protection thermique (TPS): Utilisé pour les chambres de rentrée des vaisseaux spatiaux, les bords de tête des avions hypersoniques (cônes de nez, les bords de tête des ailes), pour résister à un chauffage aérodynamique dépassant 2000 degrés C. Les principaux matériaux incluent des composites de carbone (C / C), des composites de température en carbone renforcés (C / SIC) et aussi carbures et borides de zirconium / hafnium.
- Système de propulsion de fusée: doublure de gorge de buse à moteur à fusée solide, chambre de poussée du moteur liquide, en utilisant des métaux réfractaires (tungstène, molybdène, niobium) et leurs alliages, complétés par un revêtement de silicide pour la résistance à l'oxydation.
2, secteur de l'énergie et de l'énergie
L'efficacité de conversion d'énergie est directement liée à la température de travail, et les matériaux élevés de température - sont la clé pour améliorer l'efficacité.
- Turbine à gaz: Les lames de turbine et les aubes guides sont en alliages de température élevés - et des revêtements de barrière thermique (TBC), et l'augmentation de la température de fonctionnement détermine directement l'efficacité de la production d'électricité et la poussée du moteur.
- Industrie de l'énergie nucléaire:
Réacteur de fission: Le matériau de revêtement de carburant nucléaire (alliage de zirconium, matériau composite SIC) et le récipient de pression du réacteur (High - Strength Steel) doivent être résistants à une température et un rayonnement élevés.
Réacteurs de fusion (tels que iter): le premier matériau mural et la face du diverteur élevé - plasma de température, nécessitant l'utilisation de matériaux composites de cuivre en tungstène, de beryllium, et élevé - cuivre de beryllium pureté.
- Système d'énergie propre:
Pile à combustible à oxyde solide (SOFC): les composants tels que les connecteurs et les électrolytes doivent travailler pendant longtemps à 800 à 1000 degrés C, en utilisant des matériaux en céramique tels que le chromate de lanthane et la zircone stabilisée.
Énergie solaire concentrée (CSP): Les réservoirs de stockage de chaleur en fusion en fusion et les pipelines d'échange de chaleur doivent être résistants à une corrosion de sel fondu - élevée, en utilisant des alliages à base d'acier inoxydable et à base de nickel.
3, fabrication industrielle et traitement à haute température
Il s'agit du champ d'application le plus traditionnel et le plus utilisé.
- Industrie métallurgique: doublure du haut fourneau en fer (brique de carbone, brique en corundum), buse d'immersion de coulée continue en acier (carbone en aluminium, matériaux en carbone en zirconium), creuset à la fusion (graphite, zircone).
- Industrie du verre: électrodes de four à fusion en verre et matériaux réfractaires (électrodes d'oxyde d'étain, briques réfractaires AZS).
- Traitement thermique et frittage: Élément de chauffage du four à frittage sous vide (molybdène, graphite), écran d'isolation (feuille de molybdène, feuille de niobium), bateau de frittage (graphite, alumine).
4, industrie chimique et environnement de corrosion à haute température
Industrie pétrochimique: tubes de four à craquage (hp série de chaleur - en acier résistant) et des unités de réforme (acier inoxydable, acier en alliage) nécessitent une résistance à des milieux d'hydrocarbures à haute température.
- CHARBE CHARMIQUE ET GAPEACHIPE: La paroi intérieure du gazéificateur doit résister à l'érosion de la température - élevée, et des matériaux réfractaires spéciaux tels que le chrome en aluminium yttrium sont utilisés.
- Élimination des déchets: La grille et la doublure des incinérateurs de déchets dangereux doivent être résistants à la corrosion et à l'abrasion à haute température.
5, industrie de l'électronique et des semi-conducteurs
- Fabrication de semi-conducteurs: four à diffusion, tube de fournace d'oxydation (High - Quartz de pureté, carbure de silicium), bateau en cristal (quartz, carbure de silicium).
- Dispositifs MEMS: Certains systèmes microélectromécaniques nécessitent un fonctionnement dans des environnements de température élevés - et utilisent des matériaux en film mince résistant à la chaleur - tels que le silicium polycristallin et le carbure de silicium.
6, Défense nationale et équipement militaire
- Armes hypersoniques: matériaux de protection thermique pour ogives et couvercles de tête de guide (similaire à l'aérospatiale).
- Réservoirs et véhicules blindés: le turbocompresseur du moteur et le système d'échappement utilisent des alliages de température élevés -.
- Système d'alimentation du navire: la turbine à gaz est son appareil d'alimentation central.
La feuille de hafnium à haute température a brisé le goulot d'étranglement antioxydant du hafnium métal par la technologie de revêtement, le contrôle de la pureté et le processus de roulement de précision, offrant une solution de vie légère et longue - pour des environnements à haute température ultra -. Son application a considérablement repoussé les limites technologiques du vol hypersonique, de la technologie de l'énergie nucléaire et de la fabrication finale - élevée, ce qui en fait un matériau stratégique indispensable dans des conditions de travail extrêmes.
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