增材制造的热塑性复合材料的增强 Ablative 性能用于轻型热保护系统 (TPS)
Teodor Adrian Badea1, Lucia Raluca Maier1, Alexa-Andreea Crisan1
1Composite Materials Laboratory for Aeronautical Field, Romanian Research & Development Institute for Gas Turbines-COMOTI, 220D Iuliu Maniu Av., 061126 Bucharest, Romania.
Polymers
|September 27, 2025
概括
新型增材制造的纤维增强热塑性复合材料显示出热保护系统的前景. 连续纤维增强和内部空气室显著提高了热稳定性,并在废弃试验中减少了材料损失.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 废弃性热保护系统 (TPS) 在航空航天应用中至关重要.
- 开发具有卓越的热稳定性和抗侵蚀性先进材料是一个持续的挑战.
研究的目的:
- 为了研究新的增材制造的纤维增强热塑性复合材料 (FRTPC) 配置,用于废弃的TPS应用.
- 通过创新的内部热管理架构来评估FRTPC的热稳定性和废弃性行为.
主要方法:
- 通过融合沉积建模 (FDM) 三维 (3D) 打印制造了十个FRTPC样本.
- 样品采用了三个空气室的内部热管理架构,并通过陶涂层,机械杂交或连续纤维增强进行了增强.
- 用1450±50°C的氧乙烯火板进行了30秒和60秒的废弃试验.
主要成果:
- 内部背面温度保持在50°C以下,远低于TPS允许的限度.
- 连续增强配置 (4和5) 显示出优越的热稳定性,厚度,质量和衰退率最低.
- 配置5 (连续玻璃增强) 由于其不可燃性和低导热性,显示了最小的体重损失 (5%在30s,10-12%在60s).
- 配置1 (Al2O3涂层) 显示了与强化配置相比的质量损失,这表明增强表面粘附的潜在好处.
结论:
- 新型空气室架构与前墙连续纤维增强相结合,产生了协同效应,增强了耐热和耐磨性.
- 具有创新设计的增材制造FRTPC显示出作为先进的废弃TPS材料的巨大潜力.
- 对这些材料和设计进行进一步的研究和优化是有必要的,以适用于未来的应用.
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