公司核心技术与产品 - MATECH公司独特的碳纤维增强ZrOC陶瓷基复合材料能有效解决高超音速导弹壳体在高速飞行中遭遇的极高温度难题 该材料具有低烧蚀、成本低廉、可大规模生产且制造简便的特点 已在实验室极端条件下经受2760°C以上高温考验 制造成本与金属产品相当甚至更低 [1] - 公司已成功量产50公斤的陶瓷基复合材料 为与知名国防承包商合作研制高超音速导弹壳体奠定了坚实基础 [1] - 公司开发出一系列预陶瓷聚合物 为高温结构应用提供碳化硅、氮化硅/碳化硅、碳氧化硅、氮化硅以及碳化铪等多种高性能材料 [3] - 公司创新开发了具有极低烧蚀率的高超音速材料C/ZrOC复合材料 并得到美国导弹防御局支持 将该材料的热防护系统和推进变型系统推向高超音速和导弹防御应用的资格预审阶段 [7] - 公司取得新的重大进展 成功研发出超高密度碳纤维增强碳基复合材料 该材料在抗烧蚀和抗氧化方面的能力较现有产品提升了高达20倍 有望广泛应用于高超音速导弹以及弹道再入等鼻尖和前缘部件 [7] 材料性能数据 - C/ZrOC陶瓷基复合材料在2912°F下的拉伸强度为89.6 MPa 在相同温度下的压缩强度为86.2 MPa [2] - 材料在LHMEL侵蚀测试中 面对276 w/cm²热通量、马赫0.9空气冲击240秒后 侵蚀深度为0.001英寸 在400 w/cm²热通量、马赫0.9空气冲击60秒后 侵蚀深度为0.002英寸 [2] - 材料在H2 ARC加热器侵蚀测试中 表面温度达3800°F并持续20秒后 侵蚀深度为0英寸 [2] - 材料在雨侵蚀测试中 面对3毫米水滴、速度3546英尺/秒的冲击无侵蚀和开裂 面对4毫米水滴、速度3436英尺/秒的冲击有0.001英寸侵蚀但无开裂 [2] - 材料在2000°F时的比热为1.005 kJ/kg°C 在2000°F时的热膨胀系数为0.0005 in./in. 在3000°F时的热膨胀系数为0.0017 in./in. [2] - 材料在1292°F时的热扩散率为1.5 mm²/sec 在2282°F时为1.7 mm²/sec 在1472°F时的热导率为1.5 w/m°C [2] 应用领域与市场潜力 - MATECH的C/ZrOC热防护系统适用于商用航天器的可重复使用隔热罩 并能承受月球返回和火星返回时所遭遇的极端热通量 [3] - 高超音速导弹鼻尖是材料界面临的最严苛的超高温环境之一 在此环境下保持导弹形状稳定至关重要 [5] - 公司开发的创新材料和系统专为满足国防和民用太空的关键需求而设计 [7] 行业技术背景与公司创新 - 碳化硅等高密度热压陶瓷材料具有优异的氧化和烧蚀性能 但存在抗热震性较差、韧性较低的不足 陶瓷基复合材料则兼具高韧性与高性能 [6] - 当前陶瓷基复合材料的制备方法通常起始于40-50%密度的CMC 再通过场辅助烧结技术加工 但最终密度往往达不到100% 且因纤维破坏导致材料性能受损 [6] - MATECH公司意识到需从预制件阶段追求更高致密度 将孔隙率降至7-10% 并成功证明该策略有效性 能在不到10分钟的时间内获得高达9%致密度的SiC/SiC材料 同时具备期望的强度和韧性 [6] - 碳-碳复合材料最初在1958年被开发为弹道再入鼻尖材料 其高密度版本性能卓越 但在高温和滞流压力环境下烧蚀率显著升高 [7]