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汇报人：石墨AlSi耗散防热材料喉衬烧蚀试验研究2024-01-25

目录引言试验材料与方法石墨AlSi耗散防热材料性能研究喉衬烧蚀试验过程与结果分析烧蚀机理与影响因素探讨结论与展望

01引言Chapter

高超声速飞行器热防护需求01随着高超声速飞行技术的快速发展，热防护问题日益突出，对轻质、高效防热材料的需求迫切。石墨AlSi耗散防热材料的优势02石墨AlSi耗散防热材料具有低密度、高热导率、良好抗烧蚀性能等特点，在高超声速飞行器热防护领域具有广阔应用前景。喉衬部位的特殊性03喉衬是高超声速飞行器进气道的关键部位，承受着极高的热流密度和气动载荷，其防热性能和烧蚀行为对飞行器的安全性和性能具有重要影响。研究背景和意义

目前，国内外学者针对石墨AlSi耗散防热材料开展了大量研究工作，包括材料制备、性能测试、烧蚀机理等方面，取得了一定成果。随着高超声速飞行器技术的不断发展，对防热材料的性能要求不断提高，未来石墨AlSi耗散防热材料的研究将更加注重材料的轻质化、高性能化和多功能化。国内外研究现状发展趋势国内外研究现状及发展趋势

研究目的本研究旨在通过实验手段探究石墨AlSi耗散防热材料在喉衬部位的烧蚀行为及机理，为该类材料在高超声速飞行器热防护领域的应用提供理论支撑和实验依据。研究内容本研究将采用实验方法，对石墨AlSi耗散防热材料进行高温烧蚀试验，分析材料的烧蚀性能、微观结构演变和烧蚀机理；同时，结合数值模拟方法，对实验结果进行验证和补充分析。具体研究内容包括以下几个方面研究目的和内容

01石墨AlSi耗散防热材料的制备与性能测试；020304高温烧蚀试验方案设计与实施；烧蚀性能评价与微观结构分析；烧蚀机理探讨与数值模拟验证。研究目的和内容

02试验材料与方法Chapter

石墨AlSi耗散防热材料具有高导热性、低密度和良好的耐烧蚀性能。喉衬试样采用不同厚度和形状的石墨AlSi耗散防热材料制备而成。试验材料

在高温、高速气流环境下对喉衬试样进行烧蚀试验，记录其质量损失、表面形貌和温度变化。采用其他常用防热材料进行对比试验，以评估石墨AlSi耗散防热材料的性能优劣。试验方法对比试验烧蚀试验

试验设备和环境烧蚀试验设备包括高温气流发生器、温度控制系统、质量测量系统等。试验环境模拟真实飞行环境下的高温、高速气流条件，确保试验结果的准确性和可靠性。

03石墨AlSi耗散防热材料性能研究Chapter

密度石墨AlSi耗散防热材料的密度较低，有利于减轻结构重量。硬度该材料具有较高的硬度，能够抵抗一定的机械磨损。韧性石墨AlSi耗散防热材料具有良好的韧性，能够承受较大的冲击载荷。物理性能

该材料具有较高的抗压强度，能够承受较大的压力而不破裂。抗压强度石墨AlSi耗散防热材料的抗拉强度也较高，能够抵抗拉伸载荷。抗拉强度该材料具有良好的抗疲劳性能，能够在长期交变载荷作用下保持稳定性。疲劳性能力学性能

热膨胀系数该材料的热膨胀系数较低，能够在高温环境下保持稳定的尺寸。耐高温性能石墨AlSi耗散防热材料能够承受极高的温度，不熔化、不燃烧，保持良好的防热效果。热导率石墨AlSi耗散防热材料的热导率较高，能够快速将热量传递出去，降低结构温度。热学性能

04喉衬烧蚀试验过程与结果分析Chapter

试验准备选择适当尺寸和形状的石墨AlSi耗散防热材料样品，进行前期处理和准备。烧蚀试验将样品置于高温烧蚀环境中，模拟火箭发动机工作过程中的高温、高速气流冲刷条件。数据记录实时监测并记录烧蚀过程中的温度、压力、烧蚀形貌等关键参数。试验过程描述030201

烧蚀形貌观察烧蚀形貌和微观结构分析通过显微镜和扫描电子显微镜等手段，观察烧蚀后样品的表面形貌和微观结构变化。成分分析利用能谱仪等设备对烧蚀产物进行成分分析，了解材料的烧蚀机制和性能变化。分析烧蚀过程中材料的晶体结构、相组成等微观结构的变化规律。结构演变

烧蚀率计算根据烧蚀前后样品的质量和尺寸变化，计算烧蚀率，评估材料的耐烧蚀性能。质量损失分析分析烧蚀过程中样品的质量损失情况，探讨质量损失与烧蚀条件之间的关系。性能对比将不同材料的烧蚀率和质量损失进行对比分析，为优化材料性能提供依据。烧蚀率和质量损失分析

05烧蚀机理与影响因素探讨Chapter

热化学烧蚀高温下，石墨AlSi材料与氧气发生化学反应，生成气体产物并带走大量热量。热应力烧蚀由于材料内部温度梯度产生的热应力导致材料开裂和剥落。机械剥蚀高速气流对石墨AlSi材料表面产生强烈的冲刷和剥蚀作用。烧蚀机理分析

烧蚀环境烧蚀环境的温度、压力、气氛以及气流速度等因素对石墨AlSi材料的烧蚀性能有很大影响。材料制备工艺不同的制备工艺如压铸、浸渗等会影响石墨AlSi材料的组织结构和性能，进而影响其烧蚀性能。材料成分与微观结构石墨AlSi材料中硅的含量、分布以及材料的致