Wie man Zirkoniumdioxid-Keramik-Kolben in der Luft- und Raumfahrt einsetzt

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In der Luft- und Raumfahrt sind die Leistungsanforderungen an die Werkstoffe äußerst streng und erfordern hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht und andere Eigenschaften. Zirkoniumdioxid-Keramik (ZrO ₂), eine Hochleistungs-Strukturkeramik, wird aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und chemischen Stabilität häufig für wichtige Komponenten in der Luft- und Raumfahrt verwendet. Zirkoniumdioxid-Keramik-Kolben spielt aufgrund seiner einzigartigen Leistungsvorteile eine wichtige Rolle in Kraftstoffsystemen, hydraulischen Steuerungen, Motorkomponenten und anderen Bereichen.

Eigenschaften von Zirkoniumdioxid-Keramik-Kolben
Der Keramikkolben aus Zirkoniumdioxid ist in der Luft- und Raumfahrt vor allem aufgrund der folgenden Schlüsseleigenschaften einsetzbar:
Hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit
-Zirkoniumdioxid-Keramik hat eine hohe Härte (Hv ≥ 1200), eine Verschleißfestigkeit, die die von Metallwerkstoffen weit übertrifft, und kann hochfrequenter Reibung lange Zeit ohne Verformung oder Verschleiß standhalten.
-Sie eignet sich für Arbeitsumgebungen mit hohem Druck und hoher Scherkraft, wie z. B. Kraftstoffpumpen, Hydrauliksysteme usw.
Hohe Temperaturbeständigkeit
-Der Schmelzpunkt von Zirkoniumdioxid-Keramik liegt bei bis zu 2700 °C, die in Hochtemperaturumgebungen von über 1000 °C stabil arbeiten kann und für Hochtemperaturkomponenten wie Flugzeugtriebwerke geeignet ist.
Korrosionsbeständigkeit
-Es hat eine hohe Beständigkeit gegen korrosive Medien wie Säuren, Laugen, Salze und Flugbenzin, um die Korrosion von Metallwerkstoffen zu vermeiden.
Leichtgewicht
-Die Dichte (~6,0 g/cm ³) ist geringer als die von Metalllegierungen, was zur Verringerung des Flugzeuggewichts und zur Verbesserung der Treibstoffeffizienz beiträgt.
Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
-Der Wärmeausdehnungskoeffizient liegt nahe an dem von Metall, so dass er zusammen mit Metallteilen verwendet werden kann, um das Risiko eines Versagens durch thermische Belastung zu verringern.

Anwendung von Zirkoniumdioxid-Keramik-Kolben in der Luft- und Raumfahrt
Kraftstoffsystem für die Luftfahrt
Anwendungsszenario: Kraftstoffpumpe, Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem
Lösung von Problemen:
-Der herkömmliche Metallkolben ist in der Hochdruck-Kraftstoffumgebung leicht zu verschleißen, was zu Kraftstoffleckagen oder verminderter Effizienz führt.
Zirkoniumdioxid-Keramikkolben ist verschleiß- und korrosionsbeständig, kann eine hohe Dichtungsleistung für eine lange Zeit beibehalten und verbessert die Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzung und die Verbrennungseffizienz des Motors.

Hydraulisches Steuersystem
Anwendungsszenario: Flugzeugfahrwerk, Hydrauliksystem der Ruderanlage
Lösung von Problemen:
-Das Hydrauliksystem erfordert eine sehr hohe Verschleißfestigkeit und Dichtungsleistung des Stößels, und der Metallstößel kann bei langfristiger Hochdruckarbeit leicht versagen.
Zirkoniumdioxid-Keramik-Kolben kann ultrahohem Druck (≥ 50 MPa) standhalten, reduziert das Leckagerisiko und verbessert die Zuverlässigkeit des Systems.

Komponenten für Flugzeugtriebwerke
Anwendungsszenario: Turbinenpumpe, Hochtemperaturventil
Lösung von Problemen:
-Die Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung im Inneren des Motors kann leicht zum Kriechen oder zur Oxidation von Metallwerkstoffen führen.
Zirkoniumdioxid-Keramik-Kolben ist beständig gegen hohe Temperaturen und Oxidation. Er ist für Schlüsselkomponenten wie Turbinenpumpen geeignet und verbessert die Lebensdauer des Motors.

Antriebssystem für Raumfahrzeuge
Anwendungsszenario: Raketentreibstoffpumpe, Satelliten-Lageregelungstriebwerk
Lösung von Problemen:
-Das Antriebssystem für Raumfahrzeuge muss bei extremen Temperaturen (-200 °C bis 1000 °C) und in stark korrosiver Umgebung funktionieren.
Der Keramikkolben aus Zirkoniumdioxid ist beständig gegen niedrige Temperaturen und Temperaturschocks und eignet sich für die Flüssigwasserstoff-/Flüssigsauerstoff-Kraftstoffpumpe, um einen stabilen Betrieb des Antriebssystems zu gewährleisten.

Vorteile des Keramikkolbens aus Zirkoniumdioxid im Vergleich zu herkömmlichen Materialien
Verschleißfestigkeit: ausgezeichnet, lange Lebensdauer
Hohe Temperaturbeständigkeit: stabil über 1000° C
Korrosionsbeständigkeit: Säure- und Laugenbeständigkeit, Heizölbeständigkeit
Gewicht: leicht
Wartungskosten: gering (lange Lebensdauer)

Der Keramikkolben aus Zirkoniumdioxid spielt eine Schlüsselrolle im Kraftstoffsystem der Luft- und Raumfahrt, in der hydraulischen Steuerung, im Motor und im Antriebssystem der Luft- und Raumfahrt mit seinen Vorteilen wie hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Gewicht. Er löst nicht nur das Verschleiß- und Korrosionsproblem herkömmlicher Metallplunger, sondern verbessert auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Systems. Es ist eine wichtige Wahl für hochwertige Luft- und Raumfahrtkomponenten in der Zukunft.

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