Výzkum a vývoj: vysoce výkonné materiály
Vývoj a odzkoušení nových vysokoteplotních materiálů a tepelných ochranných systémů pro aplikace při 1 500 až 3 000 °C. Výzkumná oblast na rozhraní žáruvzdorné techniky, materiálových věd a obranných technologií.
Výzkum a vývoj: vysoce výkonné materiály
Scénáře nasazení
Požadavky na vysokoteplotní materiály v obranném průmyslu stále více převyšují výkonnost konvenčních žáruvzdorných materiálů. Tepelné ochranné systémy (TPS) pro návratová tělesa, keramické vláknové kompozity (CMC) pro motory a ablativní materiály pro raketové trysky vyžadují materiály, které spolehlivě fungují při 1 500 až 3 000 °C.
Ve spolupráci s výzkumnými partnery, jako jsou Fraunhoferovy instituty a Německé středisko pro letectví a kosmonautiku (DLR), pracuje SBS Refractory Service na přenosu průmyslové expertizy v oblasti žáruvzdorných materiálů na tyto extrémní aplikace. Náš přínos spočívá v praktické realizaci: od laboratorního měřítka k výrobě prototypů, od materiálové myšlenky ke kvalifikovanému dílu.
Tato oblast je záměrně pozicována jako pole budoucnosti. Ne každá technologie je již k dispozici jako hotový produkt — základy jsou však položeny a vývojová práce je v plném proudu.
Ve zkratce
- Smlouvy o spolupráci s výzkumnými instituty a vysokými školami
- Výsledky částečně podléhají bezpečnostní ochraně utajovaných informací nebo dohodám o duševním vlastnictví
- Dlouhodobé vývojové cykly (TRL 3–6, víceleté projekty)
- Materiálová data a výsledky zkoušek s úplnou sledovatelností
- Škálovatelnost z laboratorního měřítka do výroby prototypů
- Interdisciplinární týmy: materiálové vědy, stavba pecí, procesní technika
Jak postupujeme u Výzkum a vývoj: vysoce výkonné materiály
Osvědčené postupy a specializované vybavení pro optimální výsledky.
Tepelné ochranné systémy (TPS)
Vývoj materiálů a struktur, které odolají teplotám při návratu do atmosféry až 3 000 °C. Kombinace izolace, ablace a vyzařování pro řízený odvod tepla.
Keramické vláknové kompozity (CMC)
Oxidické a neoxidické materiály CMC (SiC/SiC, Ox/Ox) pro trvalý provoz při 1 200–1 500 °C. Lehčí než kov, odolnější než konvenční keramika, tolerantní k poškození díky vláknové výztuži.
Ablativní materiály
Vývoj materiálů pro řízený tepelný rozklad. Kompozity na bázi fenolické pryskyřice, kompozity uhlík-uhlík (C/C) a materiály UHTC (ZrB₂, HfB₂) pro extrémní teploty.
Vysokoteplotní zkušební technika
Výstavba a provoz zkušeben pro charakterizaci materiálů v extrémních podmínkách: plazmové aerodynamické tunely, sálavé pece, zkušebny tepelného šoku.
Krok za krokem k výsledku
Strukturovaně, transparentně a v termínu — tak pracujeme.
Analýza požadavků a koncepce
Definice podmínek nasazení a požadavků na materiál společně s objednatelem.
Teplotně-časové profily, mechanická zatížení, chemické prostředí, geometrie. Literární rešerše a hodnocení existujících řešení. Návrh koncepce s kandidátními materiály.
Výběr materiálů a laboratorní zkoušky
Výběr a výroba vzorků materiálů, charakterizace v laboratorním měřítku.
Výroba zkušebních těles, mechanické zkoušení (pevnost v ohybu, pevnost v tlaku, lomová houževnatost), tepelná analýza (tepelná vodivost, součinitel roztažnosti), ablační zkoušky.
Výroba prototypů
Škálování z laboratorního měřítka na rozměry relevantní pro reálný díl.
Výroba prototypů v reálné geometrii. Optimalizace výrobních parametrů (slinování, CVI, polymerní infiltrace). Ve spolupráci s výzkumnými partnery a specializovanými výrobními podniky.
Kvalifikace a zkoušení
Průkaz materiálových vlastností v podmínkách blízkých reálnému nasazení.
Zkoušky na demonstrátorech: zkoušky v plazmovém aerodynamickém tunelu pro TPS, zkoušky v horkých plynech turbín pro CMC, ablační testy při realistických tepelných tocích. Dokumentace podle leteckých a kosmických standardů.
Transfer technologií
Převedení kvalifikovaných materiálů a postupů do přípravy sériové výroby.
Výrobní dokumentace, koncepce zajištění kvality, zaškolení výrobního personálu. Doprovod prvních sériových šarží. Průběžná optimalizace materiálů na základě dat z provozu.
Toky materiálů při Výzkum a vývoj: vysoce výkonné materiály
Odborné třídění, recyklace a likvidace všech vzniklých materiálů.
Vláknová kompozitní keramika SiC/SiC
Neoxidický CMC s vlákny z karbidu křemíku v matrici SiC. Trvalý provoz až do 1 400 °C v oxidační atmosféře. O 60 % lehčí než superslitiny na bázi niklu při srovnatelné pevnosti.
Kompozity C/C (uhlík-uhlík)
Vláknový kompozit z uhlíkových vláken v uhlíkové matrici. Nejvyšší měrná pevnost ze všech materiálů při teplotách až 3 000 °C — avšak pouze v inertním plynu nebo vakuu (na vzduchu oxiduje od 500 °C).
UHTC (ZrB₂, HfC, HfB₂)
Ultravysokoteplotní keramiky s body tání nad 3 000 °C. Vývoj kompozitních materiálů (UHTC + vlákna SiC) pro oxidaci odolné struktury při nejextrémnějším tepelném zatížení.
Izolace na bázi aerogelu
Nanoporézní izolační materiály s tepelnou vodivostí < 0,015 W/mK. Extrémně lehké (hustota < 200 kg/m³), mechanicky vyztužené vláknovou vložkou. Oblast použití až do 1 200 °C.
Scénáře nasazení
Typické situace, ve kterých se Výzkum a vývoj: vysoce výkonné materiály používá.
Vývoj tepelných ochranných systémů pro návratová tělesa a hypersonické prostředky
Díly z CMC pro motory nové generace
Ablativní raketové trysky a expanzní trysky
Vysokoteplotní izolace pro kosmické aplikace
Kvalifikace materiálů a stavba zkušeben pro extrémní podmínky
Časté dotazy
Vše důležité k tématu Výzkum a vývoj: vysoce výkonné materiály
Nenašli jste svou otázku?
Vyžádat si osobní konzultaciMohlo by vás také zajímat
Plánujete projekt?
Ať už jde o novou vyzdívku, opravu nebo havárii — bezplatná úvodní konzultace a rychlá odpověď.