美空軍實(shí)驗(yàn)室研制新型耐高溫抗氧化金屬涂層用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

日前，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Rusty Blanski博士與諾貝爾獎(jiǎng)得主——加州理工學(xué)院的Robert H. Grubbs博士合作開發(fā)出火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用新型耐高溫抗氧化金屬涂層技術(shù)，能夠減少腐蝕，降低生產(chǎn)成本。這項(xiàng)技術(shù)突破也為新型綠色推進(jìn)劑的應(yīng)用提供了可能。

采用RD-180發(fā)動(dòng)機(jī)的美國(guó)“阿特拉斯5”火箭

這項(xiàng)研究工作得到了美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室（AFOSR）的訪問(wèn)科學(xué)家計(jì)劃與加州理工學(xué)院的合作研究開發(fā)計(jì)劃（CRADA）的支持。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組件需承受溫度達(dá)3500F（1926.7℃）的極端服役環(huán)境，這會(huì)加速氧化，導(dǎo)致部件過(guò)早老化。過(guò)去火箭發(fā)動(dòng)機(jī)耐高溫部件材料不易獲取，制造難度大，成本昂貴?？茖W(xué)家試圖通過(guò)研究開發(fā)出新型烯烴復(fù)分解反應(yīng)的催化劑，進(jìn)而用于開發(fā)新型、經(jīng)濟(jì)性更好的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)耐高溫抗氧化金屬涂層。

科學(xué)家開發(fā)出可用于超臨界流體化學(xué)沉積工藝的有機(jī)金屬前驅(qū)，能夠在幾乎任何金屬表面沉積銥、鎳等均勻性好的抗氧化金屬涂層，甚至是小型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件或細(xì)槽表面，從而使部件的整個(gè)表面都能得到防護(hù)。這項(xiàng)技術(shù)的突破使火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件可選用輕質(zhì)、更容易獲得的、價(jià)格相對(duì)低廉的材料?？蒲腥藛T通過(guò)協(xié)作開發(fā)出新型前驅(qū)和合成方法，可進(jìn)一步優(yōu)化沉積工藝，實(shí)現(xiàn)更低的沉積溫度，進(jìn)而提高沉積量和沉積效率。這種新的沉積工藝還可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的催化劑床的表面防護(hù)，解決目前催化劑床難以承受AFRL開發(fā)的AF-M135環(huán)保型單組元推進(jìn)劑所需抗氧化環(huán)境的問(wèn)題。其他采用環(huán)境友好型推進(jìn)劑的航天推進(jìn)裝置也能應(yīng)用這種技術(shù)。

此外，這種抗氧化涂層沉積工藝還能夠用于噴嘴壁、燃燒室等其他火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件以保護(hù)冷卻通道。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)也可能從這項(xiàng)技術(shù)中獲益。

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