Badania i rozwój: materiały wysokowydajne
Opracowywanie i badanie nowatorskich materiałów wysokotemperaturowych oraz termicznych systemów ochronnych do zastosowań w zakresie od 1 500 do 3 000 °C. Obszar badawczy na styku techniki ogniotrwałej, inżynierii materiałowej i technologii obronnych.
Badania i rozwój: materiały wysokowydajne
Scenariusze zastosowań
Wymagania stawiane materiałom wysokotemperaturowym w przemyśle obronnym coraz częściej przekraczają możliwości konwencjonalnych materiałów ogniotrwałych. Termiczne systemy ochronne (TPS) dla pojazdów powrotnych, ceramiczne kompozyty włókniste (CMC) dla silników i materiały ablacyjne dla dysz rakietowych wymagają tworzyw, które niezawodnie działają w temperaturach od 1 500 do 3 000 °C.
We współpracy z partnerami badawczymi, takimi jak instytuty Fraunhofera oraz Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR), SBS Refractory Service pracuje nad przeniesieniem przemysłowej wiedzy z zakresu techniki ogniotrwałej na te ekstremalne zastosowania. Nasz wkład polega na praktycznej realizacji: od skali laboratoryjnej do produkcji prototypów, od koncepcji materiałowej do zakwalifikowanego elementu.
Obszar ten jest świadomie pozycjonowany jako pole przyszłości. Nie każda technologia jest już dostępna jako gotowy produkt — podstawy zostały jednak położone, a prace rozwojowe trwają w pełnym zakresie.
W skrócie
- Umowy o współpracy z instytutami badawczymi i uczelniami wyższymi
- Wyniki częściowo objęte poświadczeniem bezpieczeństwa lub umowami o ochronie własności intelektualnej
- Długoterminowe cykle rozwojowe (TRL 3–6, projekty wieloletnie)
- Dane materiałowe i wyniki badań z pełną identyfikowalnością
- Skalowalność od skali laboratoryjnej do produkcji prototypów
- Zespoły interdyscyplinarne: inżynieria materiałowa, budowa pieców, inżynieria procesowa
Tak pracujemy przy Badania i rozwój: materiały wysokowydajne
Sprawdzone procedury i specjalistyczny sprzęt dla optymalnych rezultatów.
Termiczne systemy ochronne (TPS)
Opracowywanie materiałów i struktur wytrzymujących temperatury powrotu do atmosfery sięgające 3 000 °C. Połączenie izolacji, ablacji i promieniowania w celu kontrolowanego odprowadzania ciepła.
Ceramiczne kompozyty włókniste (CMC)
Tlenkowe i nietlenkowe materiały CMC (SiC/SiC, Ox/Ox) do pracy ciągłej w temperaturze 1 200–1 500 °C. Lżejsze od metalu, trwalsze od ceramiki konwencjonalnej, tolerancyjne na uszkodzenia dzięki wzmocnieniu włóknami.
Materiały ablacyjne
Opracowywanie materiałów do kontrolowanego rozkładu termicznego. Kompozyty na bazie żywic fenolowych, kompozyty węgiel-węgiel (C/C) i materiały UHTC (ZrB₂, HfB₂) do temperatur ekstremalnych.
Wysokotemperaturowa technika badawcza
Budowa i eksploatacja stanowisk badawczych do charakteryzowania materiałów w warunkach ekstremalnych: plazmowe tunele aerodynamiczne, piece radiacyjne, stanowiska do badań szoku termicznego.
Krok po kroku do rezultatu
Systematycznie, przejrzyście i terminowo — tak pracujemy.
Analiza wymagań i koncepcja
Zdefiniowanie warunków eksploatacji i wymagań materiałowych wspólnie ze zleceniodawcą.
Profile temperatura–czas, obciążenia mechaniczne, środowisko chemiczne, geometria. Przegląd literatury i ocena istniejących podejść rozwiązujących problem. Propozycja koncepcji wraz z kandydatami materiałowymi.
Dobór materiałów i badania laboratoryjne
Dobór i wytworzenie próbek materiałowych, charakteryzowanie w skali laboratoryjnej.
Wytworzenie próbek, badania mechaniczne (wytrzymałość na zginanie, wytrzymałość na ściskanie, odporność na pękanie), analiza termiczna (przewodność cieplna, współczynnik rozszerzalności), próby ablacyjne.
Produkcja prototypów
Skalowanie ze skali laboratoryjnej do wymiarów istotnych dla elementu.
Wytwarzanie prototypów w rzeczywistej geometrii. Optymalizacja parametrów wytwarzania (spiekanie, CVI, infiltracja polimerem). We współpracy z partnerami badawczymi i wyspecjalizowanymi zakładami produkcyjnymi.
Kwalifikacja i badania
Wykazanie właściwości materiałowych w warunkach zbliżonych do eksploatacyjnych.
Badania na demonstratorach: próby w plazmowym tunelu aerodynamicznym dla TPS, próby w gorących gazach turbinowych dla CMC, testy ablacyjne przy realistycznych strumieniach ciepła. Dokumentacja zgodna ze standardami lotniczymi i kosmicznymi.
Transfer technologii
Przeniesienie zakwalifikowanych materiałów i procesów do przygotowania produkcji seryjnej.
Dokumentacja produkcyjna, koncepcja zapewnienia jakości, szkolenie personelu produkcyjnego. Opieka nad pierwszymi partiami seryjnymi. Ciągła optymalizacja materiałów na podstawie danych z eksploatacji.
Strumienie materiałowe przy Badania i rozwój: materiały wysokowydajne
Fachowa segregacja, odzysk i utylizacja wszystkich powstających materiałów.
Ceramika kompozytowa włóknista SiC/SiC
Nietlenkowy CMC z włóknami z węglika krzemu w osnowie SiC. Praca ciągła do 1 400 °C w atmosferze utleniającej. O 60 % lżejszy od nadstopów na bazie niklu przy porównywalnej wytrzymałości.
Kompozyty C/C (węgiel-węgiel)
Kompozyt włóknisty z włókien węglowych w osnowie węglowej. Najwyższa wytrzymałość właściwa spośród wszystkich materiałów w temperaturach do 3 000 °C — jednak wyłącznie w gazie obojętnym lub próżni (na powietrzu utlenia się powyżej 500 °C).
UHTC (ZrB₂, HfC, HfB₂)
Ceramika ultrawysokotemperaturowa o temperaturach topnienia powyżej 3 000 °C. Opracowywanie materiałów kompozytowych (UHTC + włókna SiC) na potrzeby struktur odpornych na utlenianie przy skrajnie wysokich obciążeniach termicznych.
Izolacja na bazie aerożelu
Nanoporowate materiały izolacyjne o przewodności cieplnej < 0,015 W/mK. Skrajnie lekkie (gęstość < 200 kg/m³), wzmocnione mechanicznie wkładką włóknistą. Zakres stosowania do 1 200 °C.
Scenariusze zastosowań
Typowe sytuacje, w których stosuje się Badania i rozwój: materiały wysokowydajne.
Opracowywanie termicznych systemów ochronnych dla pojazdów powrotnych i pocisków hipersonicznych
Elementy CMC dla silników lotniczych nowej generacji
Ablacyjne dysze rakietowe i dysze wylotowe
Izolacja wysokotemperaturowa do zastosowań kosmicznych
Kwalifikacja materiałów i budowa stanowisk badawczych do warunków ekstremalnych
Często zadawane pytania
Wszystko, co najważniejsze na temat: Badania i rozwój: materiały wysokowydajne
Nie znaleźli Państwo swojego pytania?
Zapytanie o indywidualne doradztwoTo również może Państwa zainteresować
Planują Państwo projekt?
Kompletne nowe wyłożenie, naprawa czy awaria — bezpłatne doradztwo wstępne i szybka odpowiedź.