TIDS HAFNIUM pour les applications aérospatiales

Les tiges de hafnium doivent avoir un point de fusion élevé ultra - (2233 degrés C) et maintenir une résistance structurelle dans un environnement de 1600 à 2000 degrés C. La température de résistance à l'oxydation peut être augmentée à plus de 2000 degrés C à travers des manteaux en carbure de hafnium (HFC) ou du hafnium disilicide (hfsi ₂). Cette caractéristique est la base de son application dans les doublures de gorge de buse de moteur de fusée et les bords de tête des avions hypersoniques, et il doit résister à l'érosion du gaz à 3000 degrés C ou au chauffage aérodynamique avec un nombre de Mach supérieur à 5 sans défaillance d'ablation.
Ce matériau doit avoir une résistance élevée (résistance à la traction supérieure ou égale à 200 MPa à 1200 degrés C), une résistance élevée au fluage et un coefficient de détente thermique faible à des températures élevées et être capable de résister à de graves changements de température (tels que les cycles d'allumage / arrêt du moteur) sans crack. Cette caractéristique est cruciale pour le substrat de revêtement des lames de turbine du moteur d'avion et des supports de chambre de combustion pour empêcher la délamination structurelle causée par la fatigue thermique.
Il doit également résister à la corrosion des produits de combustion de carburant d'aviation (tels que des sulfures), des propulseurs d'hydrazine et une température élevée - et des atmosphères d'oxydation de pression - élevées, avec un taux de corrosion annuel inférieur à 0,01 mm. Cette condition garantit son fonctionnement stable long - dans les cœurs de soupape de carburant du moteur de fusée et les systèmes de protection thermique d'entrée de l'entrée, évitant les échecs causés par la corrosion.
Les tiges de hafnium utilisées pour la propulsion thermique nucléaire ou les réacteurs spatiaux doivent tirer parti de leur section à haute absorption de neutrons - (104 bar). Ils peuvent servir de matériaux de revêtement pour les éléments de carburant d'uranium pour prévenir les fuites nucléaires et réguler les taux de réaction par l'absorption des neutrons, offrant une double garantie pour le contrôle et la protection de la sécurité dans les systèmes d'énergie nucléaire d'exploration de l'espace profond.
Optimisez la conception tout en répondant aux exigences de performance et réduisez le poids à travers des structures creuses, des matériaux composites et d'autres méthodes. Dans le même temps, il est nécessaire d'avoir une bonne soudabilité (compatible avec le soudage du faisceau d'électrons), une adhérence de revêtement et une machinabilité pour répondre aux besoins de fabrication et d'entretien des composants aérospatiaux complexes.

Flux de processus de base

Le processus de fabrication intègre la métallurgie de pureté élevée -, le traitement thermique de précision et les technologies d'ingénierie de surface

1, Préparation de matières premières élevées - Pureté Hafnium

• Séparation et purification du zirconium de hafnium

Le hafnium de qualité nucléaire est extrait du minerai de zirconium Hafnium Co en utilisant des techniques d'extraction et de séparation (tels que le système de thiocyanate MIBK), et la fusion du faisceau d'électrons (EBM) est utilisée pour éliminer davantage les impuretés telles que l'oxygène et l'unité du substrat.

• Conception d'alliage

L'ajout d'éléments tels que le carbone (C) et le silicium (Si) pour former des alliages de hafnium (tels que HF - C et HF - Si) améliorent la résistance à la température et la résistance à l'oxydation de la température (2}} (var).
2, traitement et formation thermomécaniques

• Billette à forage chaud

Multi directional forging is carried out on the γ - phase region (>1300 degrés C) Pour décomposer la structure AS CAST, affiner la taille des grains et former initialement une billette de tige (diamètre de φ 100-200 mm).

• Extrusion et roulement chauds

L'extrusion à chaud ou le roulement chaud est effectuée sous une atmosphère protectrice (gaz argon) pour réduire le diamètre de la barre à la taille cible (comme φ 50-100 mm), et la température est strictement contrôlée pendant le processus pour prévenir l'oxydation.

• finition froide

En dessin à froid ou en roulement à froid pour améliorer la précision dimensionnelle (tolérance ± 0,1 mm) et en conduisant un recuit intermédiaire (800-900 degrés C / vide) pour éliminer le stress de traitement, les tiges de hafnium de précision avec un diamètre de 10 à 150 mm sont finalement obtenues.
3, surface élevée - Traitement de revêtement de température

• Préparation du revêtement de carbure de hafnium (HFC)

En utilisant le dépôt de vapeur chimique (CVD) pour générer un revêtement HFC (épaisseur 50 - 200 μm) à la surface de la tige de hafnium, la température anti-oxydation est augmentée à plus de 2000 degrés C, adaptée à la doublure de la gorge de buse du moteur de fusée.

• Préparation du revêtement de disilicide de hafnium (HFSI ₂)

Le revêtement HFSI ₂ (épaisseur 100-300 μm) est formé par la méthode de frittage de suspension, qui est résistant à une oxydation à haute température à 1600 degrés C et utilisée sur le bord d'attaque des avions hypersoniques.

• alliage de surface laser

Le revêtement laser est appliqué aux zones locales (telles que les tenons de lame de moteur) pour générer une usure - résistant et corrosion - Caldre de renforcement résistant.
4, tests de performance et certification aérospatiale

• Tests de performances à haute température

Test antioxydant de 1600 degrés C (gain de poids d'oxydation<1 mg/cm ² · h);
Test de traction à haute température à 1200 degrés C à haute température (résistance supérieure ou égale à 200 MPa) et test de fluage (déformation<1% after 100 hours).

• Non - test destructeur

Détection par défaut ultrasonique pour les défauts internes;
X - Inspection des rayons de la résistance et de la porosité de la liaison du revêtement.

• Certification standard aérospatiale

Conforme à AMS 7898 (spécification pour les matériaux de hafnium dans l'aérospatiale) et la NASA - Spec-5000 Series Standards, garantissant que le matériau convient à l'environnement spatial.

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