第七章第二節(jié)熱物理性能及燒蝕

第二節(jié)熱物理性能及燒蝕性能1、熱傳導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)：溫度的函數(shù)不同材料，導(dǎo)熱系數(shù)有很大差異復(fù)合材料獨特的熱傳導(dǎo)性能材料λ（W/m.k)材料λ（W/m.k)錫47.38Al2O329聚四氟乙烯0.14環(huán)氧樹脂0.25聚苯乙烯0.03玻纖1.64GF/聚苯酯0.33玻纖/酚醛0.27復(fù)合材料熱傳導(dǎo)的影響因素a組分材料B復(fù)合狀態(tài)：連續(xù)性的填充組分導(dǎo)熱系數(shù)比基體大連續(xù)增強纖維使復(fù)合材料縱向?qū)釁?shù)大C使用條件：導(dǎo)熱系數(shù)是溫度的函數(shù)，隨溫度的提高而增大T/℃50100150180200260300λ/（W/m.k)0.3590.390.4070.4360.4430.4540.4612比熱容

單位物質(zhì)升溫一度所需的熱量是評價、計算和設(shè)計熱系數(shù)的主要參數(shù)之一短時間使用的高溫防熱復(fù)合材料，較高的比熱容熱敏材料：較小的比熱容紐曼－卡普定律

Mi－－組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cpi——

組分的比熱容復(fù)合材料的比熱容的復(fù)合效應(yīng)只與組分材料有關(guān)，表現(xiàn)為簡單的平均復(fù)合效應(yīng)7.4燒蝕性能a加熱期材料以其本身的熱容吸收熱面?zhèn)鱽淼臒崃?，溫度升高；并以其較低的導(dǎo)熱系數(shù)延緩熱量向冷面的傳遞，以達到熱防護的月的。燒蝕材料的大比熱容和低導(dǎo)熱系數(shù)將有利于防熱效果的提高；

b．熱分解期燒蝕材料經(jīng)加熱溫度超過一定值后，高聚物開始分解，并吸收分解潛熱；

c．碳化層形成期燒蝕材料的熱分解進一步進行以致于完全熱解，在燒蝕材料中形成多孔型的焦碳殘渣，稱為碳化層。碳化層一方面在熔化層與分解層間隔熱，另一方面向熔化層方向輻射部分熱量，起到防熱作用，

d．氣阻效應(yīng)期在內(nèi)層燒蝕材料形成碳化層時，其內(nèi)層材料中的高聚物勢必因溫度的升高而開始熱分解。這種分解所產(chǎn)生的氣體，通過碳化層的孔洞向外逸出，形成與加熱熱流方向相反的氣流，帶走部分氣動加熱熱量，此即“氣體阻塞效應(yīng)”。

e．熔化期燒蝕材料的溫度進一步升高時，其中的無機材料開始熔化，在碳化層的外表面形成一層液體薄層，熔化層的存在，有效地阻止了碳化層與附面層內(nèi)的空氣發(fā)生燃燒反應(yīng)f．碳硅反應(yīng)期無機物熔化層與碳化層之間在高溫高壓下，有所謂碳硅反應(yīng)發(fā)生并且是吸熱反應(yīng)，這對防熱極為有利。另外，碳化層的溫度繼續(xù)升高時其輻射效率更高，可能產(chǎn)生升華，吸收熱量典型燒蝕材料的燒蝕機理A熔化燒蝕：玻璃、石英、陶瓷

粘性熔融體粘附在固體材料表面液態(tài)燒蝕材料吸熱、升溫粘度減小，被氣體帶走B汽化燒蝕：有機物和熔點不明顯的無機材料燒蝕材料分解或汽化吸熱以及 氣體阻隔

固體材料吸熱升溫分解或汽化，再吸熱相變形成碳化層；分解氣體向外噴射，形成氣體阻隔，阻擋熱流流向內(nèi)層固體燒蝕材料；部分阻擋氧氣，減少碳化層的燃燒。碳化層傳熱阻隔，輻射散熱；與氧氣燃燒和被氣流剪切剝蝕

C表面燃燒燒蝕：石墨或碳/碳燒蝕復(fù)合材料材料與高溫高壓下離解的空氣燃燒D兼具熔化或汽化的燒蝕：無機材料增強高聚物