防熱抗燒蝕復合材料
Ⅰ 在做多軸向增強織物復合材料的車間工作對身體有哪些危害
1, 一種礦物纖維。石棉很早就用於織布。中國周代已能用石棉纖維製做織物,因沾污後經火燒即潔白如新,故有火浣布或火烷布之稱。 石棉能劈分成細長而柔韌的纖維並可資利用的纖維狀硅酸鹽礦物的統稱。分子式是3MgO·2SiO2·2H2O。石棉可分為蛇紋石石棉(溫石棉)和閃石石棉兩類。狹義的石棉是指透閃石石棉和陽起石石棉。蛇紋石石棉和閃石石棉的區分是:把石棉放在研缽中研磨,蛇紋石石棉成混亂的氈團,纖維不易分開,閃石石棉研磨後易分成許多細小的纖維。不含鐵的石棉呈白色,含鐵的石棉呈不同色調的藍色。纖維狀集合體絲絹光澤。蛇紋石石棉分布很廣,占石棉產量的95%以上,它主要形成於侵入岩與白雲岩或白雲質灰岩的接觸帶和超基性岩經變質作用形成的蛇紋岩的網狀裂隙中。閃石石棉多在動力變質條件下,由熱液提供鈉和鎂交代含鐵硅質岩而成。石棉常用於耐熱、絕緣、耐酸、耐鹼的材料。中國四川石棉縣及青海省芒崖是石棉的著名產地。 石棉的應用已有數千年的歷史。我國早在春秋戰國時代列子書中就有記載:「火浣之布,浣之必投於火,布則火色垢則布色。出火而振之,皓然疑乎雪」。說明那時我國勞動人民就用石棉織布,用於防火。 經過幾千年人類科學技術的發展,作為工業原料或材料的石棉,其應用就更加廣泛和重要了。目前石棉製品或含有石棉的製品有近3000種,為20多個工業部門所應用。其中較為重要的是汽車、拖拉機、化工、電器設備等製造部門。主要利用較高品級的石棉纖維織成紗、線、繩、布、盤根等,作為傳動、保溫、隔熱、絕緣等部件的材料或襯料,在建築工業上廣泛應用中低品級的石棉纖維,主要用來製成石棉板,石棉紙防火板,保溫管和窯墊以及保溫、防熱、絕緣、隔音等材料。石棉纖維可與水泥混合製成石棉水泥瓦、板、屋頂板、石棉管等石棉水泥製品,代替大量鋼材廣泛用於各種建築工程。石棉和瀝青摻合可以製成石棉瀝青製品,如石棉瀝青板、布(油氈)、紙、磚以及液態的石棉漆、嵌填水泥路面及膨脹裂縫用的油灰等,作為高級建築物的防水、保溫、絕緣、耐酸鹼的材料和交通運輸工程必不可少的材料。國防工業上石棉與酚醛、聚丙烯等塑料粘合,可以製成火箭抗燒蝕材料、飛機機翼、油箱、火箭尾部噴咀管以及魚雷高速發射器,大小船舶、汽車車身以及飛機、坦克、艦舶中的隔音、隔熱材料,石棉與各種橡膠混合壓模後,還可做成液體火箭發動機連接件的密封材料。石棉與酚醛樹脂層壓板,可做導彈頭部的防熱材料。蘭石棉還可作防化學、防原子輻射的襯板、隔板或者過濾器及耐酸盤根、橡膠板等。現根據製品的製造工藝及用途不同,將石棉製品劃分為八大類,分別介紹如下。 1、石棉水泥製品 這一類製品的種類繁多,常見的如石棉水泥管,石棉水泥瓦和石棉水泥板和各種石棉復合板等。這類製品的石棉用量占石棉總消耗量的75%以上,它們的共同特點是: (1)比密度和容重都較小。比密度平均為2.75,容重為1600~2200kg/m3,是很好的輕質材料。 (2)導熱性低。導熱系數為0.198~0.244W(m·K),因敷設石棉水泥管的深度可以比敷設鑄造鐵管淺得多,故可大量節省基建投資。 (3)導電率低。石棉水泥管埋在地下不會腐蝕,其壽命比鑄鐵管長,機械強度高,能程受較大壓力。是一種較好的電絕緣材料。 (4)容易切削加工。用釘子也能很好地將石棉水泥製品鑿通,這點與木材性質相似。 (5)化學性質穩定。石棉水泥管雖不耐酸,但在礦物水中比混凝土管耐久。 石棉水泥管可用於煤氣管、下水管、煙道、油管、通風管、井管及地下電纜保護管,可節省大量鋼材,延長使用壽命,節約電力等。 石棉水泥瓦適應於防火條件要求比較高的廠房,倉庫等建築物,具有成本低,屋面輕,施工方便、快捷等優點。隨著塗料工業的發展,各種彩色石棉瓦、彩色石棉板等將為建築行業提供更優質的材料。 石棉板用於建築物的隔熱、隔音牆板等。 生產石棉水泥製品一般選用硬結構的針狀棉,級別要求不甚高,4~5級棉即可滿足使用要求。 2、石棉紡織製品 石棉纖維質地柔軟,機械強度高,可紡織成各種規格的石棉紗,而後捻線、搓繩、織布、織帶,再製成各種製品。 但是石棉纖維的表面平直光滑,不易紡成紗,因此需摻合一定數量的植物纖維(如棉花等)混合紡織。不過這類纖維也不能摻得太多,以免影響製品性能。近年來發展起來的無塵濕式紡紗,採用純石棉。 石棉紗紡製品一般都用溫石棉製造,防酸製品則用青石棉。所用石棉的等級一般為塊棉及長纖維。 主要的石棉紡織製品有石棉布、石棉繩。石棉布的主要用途,除了製造各種耐熱、防腐、耐酸、鹼等材料外,還利用它做化工過濾材料及電解工業電解槽上的隔膜材料以及鍋爐、氣包、機件的保溫隔熱材料,在特殊場合用它做防火幕。在冶金廠、玻璃廠、滲炭廠、化工廠等都需要用石棉布做成石棉衣、石棉手套、石棉靴等勞保用品,防止高溫火花及有毒液體對人的損害。 3、石棉保溫隔熱製品 在一般蒸汽鍋爐的外壁和蒸汽導管中的熱能,因輻射和傳導作用,在輸送過程中熱能損失很大,蒸汽熱效率降低很多。因此在鍋爐外壁和導管上常用石棉製作保溫層,這種保溫層能提高鍋爐的熱效率,降低熱能損耗。此外,由於對蒸汽設備隔熱,降低了車間的溫度,改善了勞動條件。對於石油精煉等易燃、易爆部門亦可減少事故。冷藏設備採用石棉隔熱,可以提高冷藏效果。用於車、船等交通工具的鍋爐室隔熱,將不致提高車廂或船艙的溫度。 為了充分利用短纖維石棉和低質量石棉以降低成本,把石棉和其它材料配合製成以下保溫材料用於有關設備中。如碳酸鎂石棉粉、硅藻土石棉泥、碳酸鈣石棉粉、陶土石棉粉等都是比較廉價的石棉保溫材料。近年來,國內又開發出了一種比較高級的石棉保溫材料-泡沫石棉,該產品導熱系數低、保溫性能好、節能效果顯著,而且裝卸方便,正在全國迅速推廣。 4、石棉橡膠製品 石棉橡膠製品主要用於各種設備的密封、襯墊。主要品種包括:油浸石棉盤根、油浸石棉石墨盤根、其它石棉盤根、石棉橡膠板,耐油板等。生產量最大的是普通石棉橡膠板(高、中、低壓)及耐油板,其牌號如表。 石棉橡膠製品一般用溫石棉製造,根據牌號不同選擇不同級別。 石棉橡膠板性能 品 種 牌 號 表面顏色 使 用 條 件 普通石棉橡膠板 XB-450 XB-350 XB-200 棕黑色 紅 色 本 色 普通介質,壓力588×104Pa溫度450℃ 普通介質,壓力392×104Pa溫度350℃ 普通介質,壓力147×104Pa溫度200℃ 耐油石棉橡膠板 400# 300# 250# 紅棕色 天藍色 黑棕色 油介質,壓力392×104Pa溫度400℃ 油介質,壓力294×104Pa溫度300℃ 油介質,壓力147×104Pa溫度200℃ 5、石棉製動(傳動)製品 石棉傳動和制動製品是任何傳動機械和現代交通工具所不可缺少的,這是因為石棉有較高的機械強度和耐熱性,有良好的摩擦性能。 (1)制動產品:有制動帶、制動片或叫剎車帶、剎車片。國產剎車帶現有三種類型:一是石棉編制剎車帶,分樹脂和油浸兩種,多用於礦山機械和拖拉機;二是橡膠石棉布剎車帶,多用於城市汽車制動;三是石棉纖維橡膠剎車帶,多用於輕型機械的制動。 國產剎車片主要用石棉為增強材料,以酚醛樹脂為粘合劑,以填料為摩擦性能調節劑,經膜塑而製成的三元復合材料,主要用於載重汽車的制動剎車。另外,還有人工合成的火車閘瓦,鑽機閘瓦等,也屬於制動產品。 (2)傳動製品:主要用於各種機動車輛和工程機械的動力傳動。主要品種為各種規格的離合器片、阻尼片等。石棉離合器的主要成分與剎車片相近。石棉製動材料對石棉的要求不很高,只要石棉纖維充分松解,5、6級石棉已能滿足製品性能要求。 6、石棉電工材料 利用石棉纖維與酚醛樹脂塑合而製成各種電工絕緣材料。在電工上做高壓器材的底板,高壓開關把手,電話耳機柄及其軍用器材以及配電盤、配電板、儀錶板等。 在造紙機上,用精選的石棉製成厚度為0.2mm以下的絕緣石棉紙,是用在電機線圈的一種絕緣材料。 溫石棉用於製造電工絕緣材料時,必須充分注意纖維中所含鐵的存在形式。這種鐵若是以磁鐵礦細粒分散在纖維中,則其製品的絕緣性顯著降低,甚至不能做電工製品。因此,必須經過特殊處理除去此類雜質,方可用於製造電絕緣製品。淶源石棉礦屬碳酸鹽岩型石棉礦床,含鐵量少,絕緣性能極佳,最適宜製造石棉電工材料。 角閃石石棉中的磁鐵礦細粒則要經過酸處理後方可使用。 7、石棉瀝青製品 石棉纖維摻合在天然瀝青或人造瀝青中便可製成石棉瀝青製品,石棉纖維在瀝青中可以提高瀝青的軟化溫度及降低其在低溫下的脆性。 石棉瀝青製品有很多種,如薄型的石棉瀝青板、石棉瀝青布(石棉油氈)、石棉瀝青紙、石棉瀝青磚、液態的石棉漆和軟性嵌填水泥路面及膨脹用的油灰等,作為高級建築物的防水、保溫、防潮、嵌填、絕緣、耐鹼等材料。它是現代交通和建築業不可缺少的材料。如在築路用的瀝青中摻入2%的短纖維石棉即可提高路面質量,使之冬天不龜裂,夏天不變軟。 石棉瀝青製品對石棉的要求不高,甚至不需任何加工而直接加入瀝青中使用,所以成本底廉,很有發展前途。 8、石棉的新用途和彩色石棉水泥製品 隨著現代技術的發展,石棉的國防工業上的應用越來越廣泛,並出現了許多新用途。如石棉與陶瓷纖維製成的復合絕緣材料,用於火箭的燃燒室。石棉與石墨的復合材料,用作導彈噴管的喉部和導彈發動機機體的封閉絕緣材料。石棉與金屬復合材料用於高溫防護,它可以避免火箭發動機火舌和高速飛行時由於高溫引起的破壞作用。石棉與玻璃纖維、尼龍纖維交織製成的復合材料也用於火箭和導彈工業。 武漢工業大學非金屬礦系製品教研室研製成功了具有彈性的泡沫石棉、石棉硅鈣板,都是很有發展前途的新型建築材料。 彩色石棉瓦和各種石棉復和材料的彩色石棉板在20世紀70年代就已經投入生產,泰國己有十餘年歷史,俄羅斯投產五年,近期在北京、廣州、昆明、福建等地也己推出了不同品種的彩色石棉瓦、板等。該產品不僅在外觀上打破了傳統產品單一的格局,更重要的是將石棉纖維和粉塵完全的固化,對避免環境污染等起到良好作用。 2、石棉對人體的危害: 石棉本身並無毒害,它的最大危害來自於它的纖維,這是一種非常細小,肉眼幾乎看不見的纖維,當這些細小的纖維釋放以後可長時間浮游於空氣中,被吸入人體內,被吸入的石棉纖維可多年積聚在人身體內,附著並沉積在肺部,造成肺部疾病。 暴露於石棉纖維可引致下列疾病: 肺癌 間皮癌-胸膜或腹膜癌 石棉沉著病-因肺內組織纖維化而令肺部結疤(石棉肺) 與石棉有關的疾病症狀,往往會有很長的潛伏期,可能在暴露於石棉大約10至40年才出現(肺癌一般15—20年、間皮瘤20—40年)。石棉已被國際癌症研究中心肯定為致癌物。 3、室內石棉的來源: (1) 一些舊住宅內的天花板,管路的絕熱、隔音材料大多是石棉製品,當這些石棉材料被拆修、切割、重塑時,會有大量的細小的石棉纖維飄散在空氣中。一些建材、家裝材料如石棉水泥、乙烯基塑膠地板都能散發細小石棉纖維。在化學試劑店裡應該可以買的到!
Ⅱ 太空梭外層的耐燒蝕材料是什麼(犧牲自己,保護別人, 自己氣化散熱 )
太空梭表面的材料名為防熱瓦.
依靠高科技的防熱瓦保護,讓太空梭能夠安全通過大氣層,但是防熱瓦的損壞,也釀成過悲劇。
防熱瓦非常關鍵,美國太空梭一共有8種防熱瓦,是哪8種,第一種叫低溫重復使用表面絕熱材料LRSI。第二種是高溫重復使用表面絕熱材料,HRSI。第三種是柔性重復使用表面絕熱材料,FRSI,第四種叫高級柔性重復使用表面絕熱材料,AFRI;第五種叫高溫耐熔纖維復合材料,FRIC—HRSI;第六種叫增強碳/碳材料,RCC;第七種金屬,第八種二氧化硅織物。這八種每一種的材料是不一樣的,第一種它主要的結構叫鹼性聚芳醯胺,這個主要是用在太空梭的頂部,它的耐絕熱的溫度能耐394度溫度,這塊的溫度在太空梭重返大氣層的溫度是最低。
第二種它的成分主要是二氧化硅,四硅化合物,硼-硅酸鹽,它主要是裝在太空梭的鼻錐周圍,主體落架艙周圍,鼻錐罩界面,機翼前緣,外儲箱輸送管路艙門,垂直尾翼前緣。它可以耐648攝氏度到1260攝氏度。第五種高溫耐熔纖維復合材料,是用鋁硼硅酸鹽和純二氧化硅纖維織成的復合纖維。
第六種是最重要的,它可以耐太空梭重返大氣層所經受的最高溫度。它是把石墨和一種樹脂纖把織成一種紡織品,然後在高度和真空下不斷加熱,最後它可以耐1700攝氏度高溫。太空梭什麼地方最熱呢?它主要是說它的鼻錐,還有機翼前緣,機翼前緣一共有44塊RCC板,每個機翼是22塊,鼻錐部分只有1塊。
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Ⅲ 什麼是燒蝕材料
在群星閃爍的夜晚,我們常看到有些小星體帶著耀眼的亮光劃破夜空,如箭似地從天空掠過,然後消失,這就是我們常說的流星。它們是從星際空間闖入地球大氣圈的小天體,速度達每秒12~80千米。大部分流星在離地面50~140千米處會因與大氣層摩擦產生的高溫而燒毀。
其實,發射人造衛星的火箭或洲際導彈,飛行速度也和流星接近。它們在穿越或返回大氣層時,也會和大氣摩擦而產生高溫,火箭頭部的溫度有時竟高達8000℃~12000℃,這一溫度可以熔化目前我們所知的一切材料。但載人宇宙飛船和返回式人造衛星為什麼能在如此高的溫度下安全穿越大氣層進入太空軌道,又能順利返回地面而不被燒毀呢?
這就要靠所謂的燒蝕材料。燒蝕材料是在火箭頭部和航天器再入艙的外表麵包敷的一種特殊的保護層。當火箭在高速飛行中與大氣摩擦,使溫度驟然上升到幾千攝氏度時,燒蝕材料就以「自我犧牲」的精神一層一層熔化、氣化成為氣體,把摩擦產生的熱量帶走,因而火箭里頭的溫度不會升高。只要用燒蝕材料作的保護層有足夠的厚度,就可以保證火箭在穿越大氣層的短暫時間內安然無恙。
我們可以通過酒精的使用來理解這一原理,當將蘸有酒精的棉花點著時,火光熊熊。酒精燒完,火焰熄滅,而棉花球的損壞是很輕微的。這是由於酒精在燃燒氣化過程中,帶走了熱量。同一個道理,醫生常利用酒精易氣化的特點,在發高燒的病人皮膚上擦拭酒精,進行物理降溫。這一點也許人人都有體會:當你在打針前,護士用酒精給打針部位消毒時,只要一擦上酒精,就會有涼颼颼的感覺。為什麼?是酒精氣化時把你表皮的熱量帶走了。
燒蝕材料能保護火箭內部在穿越大氣層時安然無恙,就是因為它自身的氣化帶走了大量的熱量。
不過燒蝕材料按燒蝕的機理或形式不同,可分為升華型、熔化型和碳化型三類。升華是材料由固體直接變成了氣體。聚四氟乙烯、石墨、碳-碳復合材料就屬於升華型的燒蝕材料,其中碳-碳材料用得最多。碳-碳復合材料用碳纖維或織物作為增強材料(像水泥中的鋼筋),再用沉積碳或浸漬碳作為基體。碳-碳復合材料在3400℃以下具有很高的強度,超過3400℃就會氣化,吸收並帶走大量的熱量。
石英和玻璃類材料屬於熔化型燒蝕材料,其主要成分是二氧化硅,它在高溫下有很高的粘度,熔融的液膜具有抗高速氣流沖刷的能力,並能在吸收摩擦熱後熔化和蒸發。
纖維增強酚醛塑料則屬於碳化型燒蝕材料。它以纖維或布作為增強材料,再浸漬酚醛樹脂作為基體。這種燒蝕材料的優點是抗燒蝕性好,碳層強度高,碳含量高、工藝性能好。
在我國航空航天事業的發展過程中,我國自20世紀70年代至今發射的所有返回式衛星都能安全地返回地面,這當中就有燒蝕材料的功勞。
Ⅳ 燒蝕材料都有哪些應用
兩手用力相互摩擦,是不是感覺到手掌很熱?這是物理學中動能轉化為熱能的現象,叫做「摩擦生熱」。摩擦得越快,手就越熱。與空氣摩擦也會產生熱量,而且同樣是速度越快,產生的熱量越多。
美麗的流星大家有沒有見過流星?宇宙中一些小天體墜落到地球上時,由於下落速度很快而與大氣劇烈摩擦,產生很高的熱量以至於燃燒起來,從地面上看,會看到天空中一道明亮的線條,這就是小天體下落過程中摩擦燃燒時發出的光亮。
「阿波羅」號宇宙飛船當飛機在天空中飛行的時候,也會碰上和流星一樣的問題。飛機的速度越快,它和大氣的摩擦也越劇烈,從而產生大量的熱,與空氣摩擦的部位溫度急劇升高。為了保證飛行安全,就需要對高速飛機採用特殊的防熱措施。
如果能迅速把摩擦產生的熱量散發到空氣里就能降低物體表面的溫度,所以最早的導彈採用銅合金作為防熱材料。但這種方法很快就被性能更優越的燒蝕材料所替代,現在普遍採用高分子燒蝕材料作為航天飛行器的防熱材料。
耐高溫材料保護著宇航員的生命根據燒蝕原理,用作高效燒蝕防熱的材料是有選擇的,也就是說,不是所有的高分子材料都具備這個性能。作為燒蝕材料,必須在高溫下不熔融,同時又要裂解並產生大量小分子氣體,把熱量很快地散發出去。一些以樹脂為主的復合材料,在熱環境下,產生大量的小分子氣體,形成堅固的熱輻射表面,是做燒蝕材料的最佳選擇。
不同的飛行器對材料的要求程度也不一樣,飛行速度越高,產生的熱量越多,對材料的要求就越高。導彈對材料的要求就比普通的飛機要求高,而宇宙飛船對材料的要求比導彈又要高。隨著科學技術的發展和實踐領域的要求變化,燒蝕材料也逐漸從高密度向低密度,由高熱導率向低熱導率發展。
Ⅳ 選擇耐高溫材料作為航天器的防熱材料需要具備什麼樣的性能
根據燒蝕來原理,用作高效燒自蝕防熱的材料是有選擇的,也就是說,不是所有的高分子材料都具備這個性能。作為燒蝕材料,必須在高溫下不熔融,同時又要裂解並產生大量小分子氣體,把熱量很快地散發出去。一些以樹脂為主的復合材料,在熱環境下,產生大量的小分子氣體,形成堅固的熱輻射表面,是做燒蝕材料的最佳選擇。
Ⅵ 碳-碳防熱燒蝕材料是什麼
有很多種,例如碳/酚醛防熱材料。主要由碳纖維和漿料組成。碳纖維的形態、漿料的成分、製作方法等都是機密,也是我國在航天領域的一個領先的成果。
Ⅶ 為什麼火箭下落時用高分子材料燒蝕防熱
火箭下落為什麼要防熱啊?運載火箭在把航天器送上太空後,最好的處理方法是在大氣層邊緣返回,並在大氣層中徹底燒毀
Ⅷ 哪種材料才可以作為高分子燒蝕材料
根據燒蝕原理,用作高效燒蝕防熱的材料是有選擇的,也就是說,不是所回有的高分子材料都具備這個性能答。作為燒蝕材料,必須在高溫下不熔融,同時又要裂解並產生大量小分子氣體,把熱量很快地散發出去。一些以樹脂為主的復合材料,在熱環境下,產生大量的小分子氣體,形成堅固的熱輻射表面,是做燒蝕材料的最佳選擇。
Ⅸ 火箭還有太空梭有用真空隔熱層的么大部分都是用燒蝕材料吸熱有沒有別的辦法
有好幾個方面來復進行熱控設計制,第一,氣動外形設計,良好的氣動外形會有效減小太空梭表面的熱流,第二,局部熱流過大的地方,採用燒蝕材料吸熱,第三,採用防熱措施,但不是你說的真空隔熱層,那個是針對在軌運行的航天器所採取的熱控措施,而發射階段的太空梭,採用的是防熱瓦,這個技術上很難,維護成本也很高,哥倫比亞號太空梭就是因為防熱瓦破裂而釀成悲劇
Ⅹ 返回艙用了什麼材料來看抗高溫
船返回艙抄的降溫主要通過三襲種方法:一是吸熱式防熱,在返回艙的某些部位,採用導熱性能好、熔點高和熱容量大的金屬吸熱材料來吸收大量的氣動熱量;二是輻射式防熱,用具有輻射性能的鈦合金及陶瓷等復合材料,將熱量輻射散發出去;三是燒蝕防熱,利用高分子材料在高溫加熱時表面部分材料融化、蒸發、升華或分解汽化帶走大量熱量的方法散熱。