火箭喉襯之所以要用鎢銅合金來作為重點生產(chǎn)原料,是因為它能承受較高的工作溫度和機械沖擊能力。
固體火箭發(fā)動機為使用固體推進劑的化學火箭發(fā)動機,由藥柱、燃燒室、噴管組件和點火裝置等組成。其中火箭發(fā)動機噴管屬?收斂-擴散型噴管,由入口段、喉部、出口錐構成,它的作用是將燃燒產(chǎn)物的熱能轉換為高速射流的動能從而產(chǎn)生推力。擴張比,也就是喉部和噴口的面積比,其將直接影響到發(fā)動機的性能。
與液體發(fā)動機采用冷卻噴管不同,固體發(fā)動機采用燒蝕噴管,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,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度,且對相對密度、開孔率有嚴格要求的多孔結構件;然后借助毛細管力的作用將銅滲透到多孔鎢骨架中,形成兩相復合結構材料。
當發(fā)動機工作時,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作用。由于滲入銅的作用,大大提高了合金強度,通常高于基體強度法人4-5倍,進而提升抗熱震性,改善機加工性。