火箭喉襯之所以要用鎢銅合金來作為重點(diǎn)生產(chǎn)原料,是因?yàn)樗艹惺茌^高的工作溫度和機(jī)械沖擊能力。
固體火箭發(fā)動機(jī)為使用固體推進(jìn)劑的化學(xué)火箭發(fā)動機(jī),由藥柱、燃燒室、噴管組件和點(diǎn)火裝置等組成。其中火箭發(fā)動機(jī)噴管屬?收斂-擴(kuò)散型噴管,由入口段、喉部、出口錐構(gòu)成,它的作用是將燃燒產(chǎn)物的熱能轉(zhuǎn)換為高速射流的動能從而產(chǎn)生推力。擴(kuò)張比,也就是喉部和噴口的面積比,其將直接影響到發(fā)動機(jī)的性能。
與液體發(fā)動機(jī)采用冷卻噴管不同,固體發(fā)動機(jī)采用燒蝕噴管,噴管內(nèi)壁涂有燒蝕材料,通過材料的燒蝕蒸發(fā)吸收熱量,防止噴管過熱燒毀。在整個(gè)噴管中侯襯部位也需要經(jīng)受較大的溫度和壓力。
然而,不論是固體還是液體發(fā)動機(jī),火箭喉襯材料的選擇尤為重要。鎢銅合金因是一種金屬發(fā)汗材料,而成為現(xiàn)代喉襯的優(yōu)選材料。
該合金是基于鎢和銅兩相物質(zhì)互不溶解互相潤濕的原理進(jìn)行研制的。其可以用粉末冶金的方法來制備,以鎢粉為原料制成具有一定強(qiáng)度,且對相對密度、開孔率有嚴(yán)格要求的多孔結(jié)構(gòu)件;然后借助毛細(xì)管力的作用將銅滲透到多孔鎢骨架中,形成兩相復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。
當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時(shí),滲入鎢骨架中的銅汽化蒸發(fā),吸取熱量,降低喉襯溫度而起到保護(hù)作用。由于滲入銅的作用,大大提高了合金強(qiáng)度,通常高于基體強(qiáng)度法人4-5倍,進(jìn)而提升抗熱震性,改善機(jī)加工性。