Siliziumkarbid-Fliesen - Innovation bei Schutzmaterialien

Siliziumkarbidkeramik bietet außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion, Verschleiß und hohe Temperaturen. Erfahren Sie, wie diese fortschrittlichen Materialien zu kugelsicheren Keramikplatten führen, die in branchenführenden Panzerungsprodukten eingesetzt werden.

Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Produktionsmethoden zur Herstellung von Siliziumkarbidkeramik. Jedes Verfahren bietet unterschiedliche Vorteile bei der Herstellung dieses widerstandsfähigen Materials.

Gehärteter, einteiliger, faserverstärkter, oxidationsbeständiger Verbundwerkstoff (TUFROC)

TUFROC ist der neueste Stand der Technik bei kostengünstigen und wiederverwendbaren Wärmeschutzsystemen (TPS) für Raumfahrzeuge. Dieses zweiteilige System besteht aus einem porösen Silika-Substrat mit einer eingebetteten Kohlenstoffkappe. Die NASA hat vor kurzem Aktualisierungen an diesen Formulierungen vorgenommen, die zu einer erheblichen Steigerung der hohen Heizfähigkeit und Wiederverwendbarkeit führen; so weisen die Advanced TUFROC-Platten unter identischen aerokonvektiven Heizbedingungen deutlich niedrigere Oberflächentemperaturen auf als die Standard-TUFROC-Platten.

Diese Verbesserungen in Verbindung mit den charakteristischen Eigenschaften von TUFROC ermöglichen es, dass es sowohl mechanischen als auch atmosphärischen Wiedereintrittsbelastungen standhält. Darüber hinaus ist es dank seiner Isolierfähigkeit in der Lage, der Hitzebelastung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre bei hohen Geschwindigkeiten standzuhalten.

TUFROC ist ein ideales Material für das Dream Chaser-Fahrzeug von Sierra Space und für künftige Raumfahrzeuge, die die BFR/Super Heavy-Rakete nutzen. Die Flugerprobung von TUFROC im Oak Ridge National Laboratory hat bereits begonnen, und auch die Produktionspläne können mit diesem Material, das viel billiger ist als Kohlenstoff-Kohlenstoff-Platten, die bei Raumfahrzeugen der vorherigen Generation üblich waren, erforscht werden.

Gehärteter einteiliger faserverstärkter isolierender Verbundstoff (TUFRIC)

Siliciumcarbid-Keramikplatten, -kacheln und -auskleidungen werden als korrosionsbeständige Materialien in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Zum Beispiel können sie als Aluminiumoxid-Silikat-Keramikauskleidung in vertikalen Tankdestillationsöfen, Kupferelektrolysezellen, Rektifikationsofenwannen und Aluminiumschmelzofenauskleidungen, als Lichtbogenplatte in Zinkpulveröfen und Thermoelementschutzrohre in Nichteisenmetallschmelzprozessen, Schneidwerkzeuge oder mechanische Dichtungsteile in der Maschinenindustrie usw. verwendet werden.

Siliziumkarbid-Feuerfestmaterialien sind in der Luft- und Raumfahrt extremen Temperaturen während des Aufstiegs und des Wiedereintritts ausgesetzt, was zu Belastungen der Oberflächen führt, die vor hohen Wärmeströmen und Spannungen geschützt werden müssen. Die TUFROC-Innovation bietet eine kostengünstigere Alternative zu den Lockheed LI-900-Platten, die derzeit auf dem Space Shuttle Orbiter der NASA eingesetzt werden, um die Oberflächen vor Wärmeströmen und Spannungen zu schützen.

TUFROC basiert auf den Erfahrungen aus 30 Jahren Space-Shuttle-Programm und nutzt diese, um eine hochleistungsfähige Wärmeschutzbarriere mit geringer Dichte zu bieten, die während des Aufstiegs, des Wiedereintritts und der Rückkehr eine unvergleichliche Leistung bei starker Hitze und Belastung bietet. Es kann seine Form unter Druckgradienten und vibroakustischen Umgebungen beibehalten und Veränderungen der Größe oder Oberflächenbeschaffenheit widerstehen, die durch extreme Umgebungen während des Wiedereintritts verursacht werden.

Gehärtetes einteiliges faserverstärktes Wärmeschutzsystem (TUFROC)

TUFROC kombiniert die geringe Dichte und die hohen Isolationseigenschaften von Keramik mit der überlegenen Festigkeit und Stabilität von Siliziumkarbid für eine verbesserte Wiedereintrittserwärmung von Raumfahrzeugen auf über 2900 Grad Celsius für mehrere Missionen bei gleichzeitiger Senkung der Startkosten und Unterstützung von mehr kommerzieller Nutzlastkapazität und internem Fahrzeugvolumen. Dank dieser Kombination können die Raumfahrzeuge der NASA wiederholten Wiedereintrittstemperaturen von über 2900 Grad Celsius standhalten, ohne dass kostspielige Startgebühren anfallen oder der Erfolg der Mission gefährdet wird.

Tuffroc-Fliesen bestehen aus einer freiliegenden keramischen Kappe, die mit einer HETC-Formulierung beschichtet ist, und einem angrenzenden, isolierenden Basismaterial, das mit dieser Formulierung beschichtet ist - beide Elemente sind zu einem funktional abgestuften Verbund mit Lücken konfiguriert, die eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen den Materialien ermöglichen.

Verschleißfeste Platten, Fliesen und Auskleidungen aus Siliziumkarbid werden häufig in Produktionssystemen wie Zyklonen, Rohren, Trichtern, Leitungen, Förderbändern und Rutschen eingesetzt, um den verschleißverursachenden Kontakt von Metall auf Metall zu vermeiden und die Lebensdauer der Anlagen durch geringere Wartungskosten zu verlängern. TUFROC-Produkte halten den rauen Oxidationsbedingungen in solchen Umgebungen stand und sind dabei viermal widerstandsfähiger als vergleichbare Produkte aus nitridgebundener Kieselsäure.

Gehärtetes einteiliges faserverstärktes Wärmeschutzsystem (TUFRIC)

TUFRIC ist ein leichtes Wärmeschutzsystem (TPS), das bei der NASA Ames entwickelt wurde und derzeit im Flugzeug X-37B der USAF im Flug erprobt wird. Dieser Verbundwerkstoff mit geringer Dichte und hoher Temperaturkapazität besteht aus behandelten kohlenstoffhaltigen und faserhaltigen Isolierungen mit abgestuften Oberflächenbehandlungen, um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungsraten der einzelnen Komponentenmaterialien zu berücksichtigen.

TUFRIC ist ein hochentwickeltes Material mit überragender Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schlagabriebfestigkeit, das sowohl hohen Temperaturschocks als auch chemischer Oxidation standhält - Eigenschaften, die TUFRIC fünf- bis siebenmal länger als Aluminiumoxid-Keramiken einsetzbar machen.

Die niedrige Wärmeleitfähigkeit von TUFRIC ermöglicht es Raumfahrzeugen, mehr Nutzlast und Innenvolumen zu nutzen und gleichzeitig die aerodynamische Stabilität während der Hyperschall-Wiedereintrittsphasen des Fluges zu erhalten.