石墨滲金屬材料相變過(guò)程中的傳熱特性研究.pdf

1、石墨滲金屬防熱材料是滿足航空航天要求而產(chǎn)生出的一類(lèi)新型防熱材料，它是以石墨為基體，在其中滲入輕金屬如 Al、Mg來(lái)實(shí)現(xiàn)防熱的目的的。石墨滲金屬防熱材料的基本特點(diǎn)：一是依靠金屬的液化、氣化來(lái)消耗外界的熱量；二是金屬氣化后還要消耗外界的氧氣，從而切斷基體氧化的源頭；三是金屬在高溫氧化的同時(shí)在表面自發(fā)生成氧化物陶瓷膜，從而保護(hù)基體不被燒蝕。
　　本文首先深入分析石墨滲金屬防熱材料的傳熱特點(diǎn)，建立三層結(jié)構(gòu)的傳熱模型，推導(dǎo)出每層完整的數(shù)學(xué)描

2、述，包括控制微分方程、邊界條件及其移動(dòng)界面的能量守恒方程。運(yùn)用體積元數(shù)值求解方法計(jì)算了燒蝕過(guò)程中材料的升溫特性曲線。將燒蝕過(guò)程分為四個(gè)階段，第一階段—非穩(wěn)態(tài)升溫階段；第二階段—吸熱熔化階段；第三階段—液鋁升溫階段或蒸發(fā)熔化耦合階段；第四階段—蒸發(fā)燒蝕階段。在燒蝕初始，材料迅速升溫，當(dāng)表面溫度到達(dá) Al的蒸發(fā)溫度時(shí)，表面升溫速率迅速下降，隨著氣液界面逐漸向下移動(dòng)，界面以上的材料升溫速率又開(kāi)始加快，界面以下的材料升溫速率逐漸變緩，整個(gè)燒蝕過(guò)