专利名称：一种火箭燃烧喉衬、扩散段材料结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用碳纤维复合材料和碳/碳复合高级材料制造的一种火箭燃烧喉衬、扩散段材料结构装置。
背景技术：
大型系列运载火箭和系列无控火箭燃烧喉衬及推力扩散段是保证火箭所承担的义务圆满完成的重要因素之一。火箭在执行任务时都已确定了它的发射要圆满完成使命。在火箭总体材料的选择及其各部件的选择、把最佳适合火箭使用性能的材料作为首选。主要要求其材料质量轻，强度高，耐高温，耐腐蚀，热胀冷缩系数小，耐耐摩擦，耐冲击，尤其火箭燃烧喉衬与扩散段在高温、高压耐冲刷要求的就显得格外苛刻。没有现代新型材料制造的火箭发动机燃烧喉衬与扩散段的装置是采用钨渗铜的金属材料合成工艺制作而成地。这就给火箭的飞行距离和携带重量带来众多不利因素导致火箭总体重量提高，成倍提高，运载能力下降，发射距离缩短，发射成功率较低。其主要原因是在火箭重要的组成部分——火箭燃烧喉衬与扩散段材料是采用钨渗铜的金属材料合成工艺制作而成地。钨渗铜的金属材料其优点是耐高温、耐冲刷，不足之处是成型工艺难度大，比重大(19.8/m3)，高于碳纤维复合材料和碳/碳复合高级材料体积重量的10倍。如果在一枚大型运载火箭减少1公斤重量就可以节省1万美元，多射程16公里。
发明内容
本发明的目的是提供用碳纤维复合材料和碳/碳复合高级材料制造的一种火箭燃烧喉衬、扩散段材料结构，其结构与传统火箭燃烧喉衬、扩散段基本相似，即火箭燃烧喉衬呈下大开口锥形筒状、扩散段呈上大开口锥形筒状，火箭燃烧喉衬、扩散段的材料及制造工艺流程是采用网状、布状高级碳纤维及短切丝与耐高温、高强度、高刚性、耐疲劳，耐磨损的金属、非金属材料材料复合制造而成，是将金属、非金属材料高温熔化或粉碎后与碳纤维的网状、布状、及短切丝在特殊气体的保护下进行复合、经模具高温压模固化成型，再进行焙烧，然后送进负高压容器中进行浸质，反复需要数个过程，致使整体结构材料体积密度均达到1.9以上。然后进行气象物理沉积致密，最后进行表面处理。需要繁杂的工艺过程来满足设备整体性能、结构的需要。
本发明的原理是因碳纤维材料是任何材料不及代替的，其优越性能不论是耐疲劳，使用寿命长；自润滑，耐磨损；吸能减振，对振动有优异的衰减功能；热膨胀系数小，尺寸稳定；热导性好，不蓄热；耐腐蚀，不生锈。金属中耐腐蚀最强的是黄金和铂，在“王水”溶液中它们会千疮百孔，而“王水”中的碳纤维却安然无恙；在惰性气体中的耐热性出类拔萃；导电，非磁性；复合材料比重小于1.9m3，因此是大型系列运载火箭和系列无控火箭燃烧喉衬及推力扩散段首选材料。具有碳材料的具有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，易于与耐高温高强性材料复合，各向异性，设计自由度大，可进行多种方案的设计，以满足不同制品对其性能的要求；可与其他材料混合增强，取长补短，相得益彰，使增强效果更加显著；密度小，质量轻；高模量(200-700G)，高刚性；高强度，强而坚。三型碳纤维比强度是钢的62倍以上，而且成型工艺好，其最大特点是弹性模量高，抗变性能力比最好的优质钢大两倍多，抗拉强度30-40T/cm2pa，而比重不到钢的四分之一，高弹模量比钢铁大16倍，仅3.6kg重的卫星支架，却承受9000ks重的负荷；耐疲劳，使用寿命长；自润滑，耐磨损；吸能减振，对振动有优异的衰减功能；热膨胀系数小，尺寸稳定；热导性好，不蓄热；耐腐蚀，不生锈。此种材料最大的与众不同还有所有的金属材料在温度达800℃-1000℃左右时，材料的性能全部下降，可碳纤维在温度高达1350℃时，材料的性能不但不会下降，而且成倍上升。因此，我们根据任何材料不及代替碳纤维材料的优异功能，采用现代工业技术手段制作适用于大型系列运载火箭和系列无控火箭燃烧喉衬及推力扩散段。我们认为在目前比较完整的现代工业体系中采用此种材料、技术与工艺是最佳的选择。
本发明的适用范围是大型系列运载火箭和系列无控火箭燃烧喉衬及推力扩散段和高温、高压、耐摩擦、并且在高温状态下耐冲刷，可作为无油润滑轴套。也可用于3000℃高温发热体和保温材料。用于金属冶炼炉衬和坩锅等等。本技术适用于航空航天工业的飞行器具，适于高温、冶炼、防腐行业及设备。本发明优点具有碳材料的具有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，易于复合，各向异性，设计自由度大，可进行多种方案的设计，以满足不同制品对其性能的要求；可与其他纤维混合增强，取长补短，相得益彰，使增强效果更加显著；密度小，质量轻；高模量(200-700G)，高刚性；高强度，强而坚。三型碳纤维比强度是钢的62倍以上，而且成型工艺好，其最大特点是弹性模量高，抗变性能力比最好的优质钢大两倍多，抗拉强度30-40T/cm2pa，而比重不到钢的四分之一，高弹模量比钢铁大16倍，仅3.6kg重的卫星支架，却承受9000ks重的负荷；耐疲劳，使用寿命长；自润滑，耐磨损；吸能减振，对振动有优异的衰减功能；热膨胀系数小，尺寸稳定；热导性好，不蓄热；耐腐蚀，不生锈。金属中耐腐蚀最强的是黄金和铂，在“王水”溶液中它们会千疮百孔，而“王水”中的碳纤维却安然无恙；在惰性气体中的耐热性出类拔萃；导电，非磁性；具有屏蔽电磁波的功能；X射线透过性好；与生物的相容性好。比重小等等优越性能。由此来看，实施碳纤维复合材料和碳/碳复合高级材料制造的火箭发动机燃烧喉衬与扩散段的紧迫性和必要性。它的实施对国计民生将起到不可估量的政治意义和经济意义。
图1是本发明的立体示意简图具体实施方式
在图1所示的用碳纤维复合材料和碳/碳复合高级材料制造的一种火箭燃烧喉衬、扩散段材料立体示意简图中，其结构与传统火箭燃烧喉衬1、扩散段4基本相似，即火箭燃烧喉衬呈下大开口2锥形筒状、扩散段呈上大开口3锥形筒状，火箭燃烧喉衬、扩散段的材料及制造工艺流程是采用网状、布状高级碳纤维及短切丝5与耐高温、高强度、高刚性、耐疲劳，耐磨损的金属、非金属材料6复合制造而成，是将金属、非金属材料高温熔化后与碳纤维的网状、布状、及短切丝在特殊气体的保护下进行复合、经模具压模固化成型，再进行焙烧，然后送进负高压容器中进行浸质，反复需要数个过程，致使整体结构材料体积密度均达到1.9以上。然后进行气象物理沉积致密，最后进行表面处理。需要繁杂的工艺过程来满足设备整体性能、结构的需要。
权利要求
1.用碳纤维复合材料和碳/碳复合高级材料制造的一种火箭燃烧喉衬、扩散段材料结构，其结构与传统火箭燃烧喉衬、扩散段基本相似，即火箭燃烧喉衬呈下大开口锥形筒状、扩散段呈上大开口锥形筒状，火箭燃烧喉衬、扩散段的材料及制造工艺流程是采用网状、布状高级碳纤维及短切丝与耐高温、高强度、高刚性、耐疲劳，耐磨损的金属、非金属材料材料复合制造而成，是将金属、非金属材料高温熔化或粉碎后与碳纤维的网状、布状、及短切丝在特殊气体的保护下进行复合、经模具高温压模固化成型，再进行焙烧，然后送进负高压容器中进行浸质，反复需要数个过程，致使整体结构材料体积密度均达到1.9以上。然后进行气象物理沉积致密，最后进行表面处理，需要繁杂的工艺过程来满足设备整体性能、结构的需要，大型系列运载火箭和系列无控火箭燃烧喉衬及推力扩散段和高温、高压、耐摩擦、并且在高温状态下耐冲刷，可作为无油润滑轴套，也可用于3000℃高温发热体和保温材料，用于金属冶炼炉衬和坩锅等等，本技术适用于航空航天工业的飞行器具，适于高温、冶炼、防腐行业及设备。
全文摘要
一种火箭燃烧喉衬、扩散段材料结构，其结构与传统火箭燃烧喉衬、扩散段基本相似，是采用网状、布状高级碳纤维及短切丝与耐高温、高强度、高刚性、耐疲劳，耐磨损的金属、非金属材料材料复合制造而成，是将金属、非金属材料高温熔化或粉碎后与碳纤维的网状、布状、及短切丝在特殊气体的保护下进行复合、经模具高温压模固化成型，再进行焙烧，然后送进负高压容器中进行浸质，反复需要数个过程，致使整体结构材料体积密度均达到1.9以上。然后进行气象物理沉积致密，最后进行表面处理。具有密度小、质量轻、高模量、高刚性、高强度、耐疲劳、自润滑、耐磨损、吸能减振、热膨胀系数小、尺寸稳定、热导性好、不蓄热、耐腐蚀等优点。
文档编号B64G1/40GK1868808SQ200610047070
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月28日 优先权日2006年6月28日
发明者肖忠渊 申请人:肖忠渊