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耐高温1200℃!新型耐高温胶可牢牢粘住陶瓷与合金

科技日报记者 陈曦

记者11月20日从中国民航大学获悉,耐高耐高该校本科生团队研发了一种适用于氧化锆与钛合金专用耐高温胶。温℃温胶该胶黏剂最高耐温可达1200℃,新型室温至1100℃范围内的可牢粘接强度均高于5兆帕,很好地解决了陶瓷合金之间的牢粘高温粘接技术难题,在航空航天领域具有广泛的住陶应用前景。该成果近日发表在国际期刊《今日材料通讯》上,瓷合并授权国家发明专利。耐高耐高

据了解,温℃温胶随着航空航天科技的新型重大突破,众多超高音速飞行器应运而生。可牢高超音速飞机在机身前缘与发动机周围舱壁部位存在的牢粘热防护问题,一直是住陶制约飞机速度与安全的重要因素。

陶瓷基复合材料是瓷合实现热防护的重要部件,其与金属部件的耐高耐高组合可通过互补方式来实现飞行器的有效防护。然而,机械连接、焊接、钎焊、传统胶接等常规方式,难以保障陶瓷与合金大型部件在极端高温环境的有效连接,而极具潜力的耐高温胶接技术在陶瓷与合金连接方面存在空白。

中国民航大学本科生团队负责人、材料物理专业的陈兆立介绍,耐高温胶接是实现高温部件制备、热防护系统安装和修补的重要途径,而目前耐高温胶多适用于陶瓷,无法适用于合金。面对航空航天日益苛刻的高温环境,研发陶瓷与合金连接用耐高温胶的需求迫在眉睫,且意义十分重大。

针对陶瓷与合金之间无法键合,理化性质尤其是热膨胀差异大而难以实现高温连接这一技术瓶颈,陈兆立带领团队,利用溶胶凝胶包覆高活性多元金属粉预制技术,改进了硅树脂基胶黏剂制备工艺,实现了合金化对耐高温胶陶瓷化进程的可控调控。通过胶层共价键与金属键的共存,解决了陶瓷与合金无法化学相容的瓶颈。同时,通过热膨胀系数可控调节,最终突破热膨胀系数差异大的壁垒,实现了热应力的有效缓和。

最终,该团队成功地研发出可为氧化锆陶瓷与钛/镍合金在室温至1100℃提供5兆帕及以上粘接强度的新型耐高温胶产品,显示出良好的高温机械性能,具有良好的热稳定性与抗氧化性。该产品还适用于钛/镍合金与氧化铝纤维布/毡、气凝胶、高温玻璃之间的连接。

据了解,目前研发产品已应用于航天材料与工艺研究所、天津大学材料学院、华中科技大学“智能制造装备与技术”全国重点实验室等多家单位的预研项目中,包括柔性传感器的搭建,隔热毡的安装等。陈兆立表示,未来该产品有望在空天飞机、高超音速民机、高超音速变轨导弹、核电站热防护、锂电池热失控防护等多领域进行应用。

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