石墨材料由于其自润滑性能、易成型加工、有良好的导热性能、热稳定性能以及化学性能稳定等特点,在航天领域应用广,如密封材料、喉衬材料、电刷材料等。
一、密封材料
密封材料的性能直接决定密封的可靠性。 随着科学技术的发展和进步,对密封材料提出了越来越苛刻的要求。由于空间站具有高温、低温、高压、微重力和腐蚀等严酷环境变化,空间站的密封材料主要应用于航天器的推进系统,机翼端头、升降副翼等结构部件的密封,以及液压系统和气动系统中的 箱体、阀门等零件的静密封和动密封,然而,由于发动机轴的旋转速度快,石墨材料不能满足对密封材料抗拉强度的要求,因此石墨材料不能用于轴封材料。
二、喉衬材料
石墨材料的耐高温性能、抗烧蚀性能以及轻质性能等特点,为其成为小型火箭弹固体火箭发动机(SRM)喉衬材料提供了条件。
随着对SRM各方面要求的不断提高,石墨喉 衬材料也同样需要提高其耐烧蚀性能。上世纪60年代中期, 我国首代喉衬材料T704 高密高强石墨材料由山西煤炭化学研究所、哈尔滨电碳研究所以及西安航天复合材料研究所自主开发成功。上世纪80年代初, 哈尔滨电碳研究所和西安航天复合材料研究所共同开发的T705石墨材料, 耐烧蚀性能得到大幅度改善,已在各种小型战术弹的SRM喉衬等耐高温抗氧化部位得到大量应用。
T707、T715以及T711石墨材料,具有耐烧蚀性能,也可以作为小型火箭弹SRM的喉衬材料,属于我国第二代喉衬材料。成都炭素有限公司研制的各向同性CDK-20石墨材料,利用等静压成型工艺,可作为小型火箭弹SRM的第三代喉衬材料,正在进行应用研究。
三、电刷材料
电刷主要用于各种发动机、变流机以及电机 等,要求电刷的导电、耐磨性能以及换向功能良好。电刷主要分为两种,一种是采用树脂或煤焦油沥青当做黏结剂,以石墨粉与金属粉末为材料,制成的石墨电刷,也叫有色电刷;另一种则是以炭素材料(如石墨粉、焦炭粉等)为主要原材料制成,也叫黑色电刷。
下面主要介绍3种电刷:
(1)TD27黑色航空电刷
TD27黑色航空电刷是通过和俄罗斯技术合 作,以及引进振动球磨机、润滑材料造粒机和双螺旋连续挤压机等先进的工艺设备,采用两阶段法生产开发出来的新型航空电刷。 此电刷特点是换向性能好、允许圆周速度适当(达60m/s),额定电流密度大(达30 A/cm2 )以及磨损小。使用该电刷飞机的飞 行高度达两万米以上,使用温度可大于 200 ℃,并具有卓越的“三防”能力。该产品的主要技术性能水平可等同于俄罗斯产品Γ27,说明我国黑色航空电刷的生产制备技术达到了一个新的水平。
(2)TD32X 黑色航空电刷
国产仿法飞机的主发电机QF-4.8使用的电刷是专门研制的TD32X黑色航空电刷。基体材料是DZ型电刷,经过浸渍、填芯等处理加工而成。此电刷的换向性能以及“三防”能力优良,使用寿命大约800 h。该电刷使用寿命大于法国的9020M黑色航空电刷使用寿命。
(3)T2J5 有色航空电刷
适用于大容量航空起动发电机的T2J5有色航空电刷同样是专门研发的。该电刷换向性能良好,磨擦损耗低,电机使用寿命延长,是原配TJ5电刷的1.5倍。并且该电刷的技术性能远高于TJ5电刷,达到领先水平。
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