科技日报
2023-12-20 04:00
科技日报讯 （记者陈曦）记者12月18日从中国民航大学获悉，该校本科生团队研发了一种适用于氧化锆与钛合金的专用耐高温胶黏剂。该胶黏剂最高耐温可达1200℃，在室温至1100℃范围内的胶接强度均高于5兆帕，很好地解决了陶瓷与合金之间的高温胶接技术难题，在航空航天领域具有广泛的应用前景。该成果日前发表在国际期刊《今日材料通讯》上，并获得国家发明专利授权。
随着航空航天科技的发展，众多高超音速飞行器应运而生。其中高超音速飞机在机身前缘与发动机周围舱壁部位存在的热防护问题，一直是制约飞机速度与安全的重要因素。
陶瓷基复合材料可用于制备实现热防护的重要部件，其与金属部件组合起来，对飞行器具有更好的防护效果。然而，机械连接、焊接、钎焊、传统胶接等常规方式，难以保障陶瓷与合金大型部件在极端高温环境的有效连接，而极具潜力的耐高温胶接技术在陶瓷与合金的连接方面存在空白。
中国民航大学本科生团队负责人、材料物理专业学生陈兆立介绍，耐高温胶接是实现高温部件制备、热防护系统安装和修补的重要途径，而目前耐高温胶多适用于陶瓷，无法适用于合金。针对陶瓷与合金之间无法键合、理化性质尤其是热膨胀差异大而难以实现高温连接这一技术瓶颈，陈兆立带领团队，利用溶胶凝胶包覆高活性多元金属粉预制技术，改进了硅树脂基胶黏剂制备工艺，实现了合金化对耐高温胶陶瓷化进程的可控调控。团队通过让胶层共价键与金属键共存，解决了陶瓷与合金无法化学相容的瓶颈。同时，通过热膨胀系数可控调节，研究团队最终突破了陶瓷与合金之间热膨胀系数差异大的壁垒，实现了热应力的有效缓和。
最终，团队成功研发出新型耐高温胶产品，可为氧化锆陶瓷与钛/镍合金在室温至1100℃范围内提供5兆帕及以上胶接强度。该产品显示出良好的高温机械性能，具有良好的热稳定性与抗氧化性。该产品还适用于钛/镍合金与氧化铝纤维布/毡、气凝胶、高温玻璃之间的连接。
据了解，目前研发产品已应用于航天材料与工艺研究所、天津大学材料学院等多家单位的预研项目中，包括柔性传感器的搭建、隔热毡的安装等。陈兆立说，未来该产品有望在空天飞机、高超音速民机、核电站热防护、锂电池热失控防护等多领域进行应用。
( 编辑：罗伯特 )