近零膨胀材料在航空航天领域的研发与应用

发展近零膨胀材料对提高航空航天工程中卫星、高超声速飞行器以及精密仪器等在温度剧烈变化下的热几何稳定性有重要意义。为了解当前近零膨胀材料在航空航天领域的应用发展现状,对近零膨胀材料的实现方式进行了总结,详细介绍了近零膨胀复合材料在航空航天领域的研究成果,并探讨了今后的发展与研究方向,以供该领域工程人员参考。

磷酸盐陶瓷Ca_(1-x)Ba_xZr_4(PO_4)_6的制备及其零膨胀组成的耐热冲击性研究

Ｃａ１－ｘＢａｘＺｒ４（ＰＯ４）６（０≤ｘ ≤１，简称ＣＢＺＰ）是由具有相反热膨胀异向性的 ＣａＺｒ４（ＰＯ４）６和ＢａＺｒ４（ＰＯ４）６互溶形成的二元固溶体型ＮＺＰ族陶瓷，其热膨胀系数具有可裁剪性．本研究的主要目的是通过调整组成，制备具有较好耐热冲击性的零膨胀材料．为此，首次用共沉淀法合成了单相的 ＣＢＺＰ系列粉体。分别添加 ３％ＺｎＯ和 ４％ＭｇＯ为烧结助剂，制成Ｔ ＣＢＺＰ系列陶瓷材料，用热机械分析（ＴＭＡ）压缩法测定了试样在２０～１０００℃的平均线膨胀系数ａ２０／１０００，以及加热（２０～１０００℃）和冷却（１０００～４００℃）过程的热膨胀曲线．实验结果表明，添加 ＺｎＯ和 ＭｇＯ时的近零膨胀材料分别为Ｃａ０．８５Ｂａ０．１５Ｚｒ４（ＰＯ４）６（ｘ＝０．１５）和ＣａＺｒ４（ＰＯ４）６（ｘ＝０），α２０／１０００依次为 ０．６×１０－６／°Ｃ和一０．８×１０－６／°Ｃ，但热膨胀曲线上却由于微裂纹的产生而呈现出较大的滞后环，耐热冲击性不理想．可见，对ＣＢＺＰ系列而言，调整组成虽然能实现零膨胀，但很难消除热膨胀异向性，提高其耐热冲击性的有效途径可能是适当抑制晶粒生长以避免产生过多的微裂纹．