固体火箭发动机喷管喉部内衬材料。燃气通过喷管喉部加速至声速产生65%～75%的推力。要求材料耐高温、重量轻、烧蚀热高、抗热机械冲击等，有多晶块状石墨、难熔金属、热解石墨、陶瓷及C/C複合材料等。小尺寸喷管用多晶石墨喉衬，用轴向分节段克服脆性。中型喷管用钨合金、钨渗金属喉衬，用护座减重和导热快。碳布和石墨增强酚醛複合材料用于大型喷管喉衬，酚醛树脂成碳后体积变化小，硬度大、工艺性好。热解石墨抗烧蚀、高温强度高，考虑轴向膨胀可用作喉衬。C/C複合材料高温强度好，重量轻，烧蚀热高，耐烧蚀、抗热机械冲击，提高密度可降低烧蚀率，是喉衬的优选材料。多维编织C/C複合材料用于製造整体喉衬，全C/C喷管。
基本介绍
- 中文名：喉衬材料
- 外文名：throat liner material
- 所属领域：航空航天
- 定义：固体火箭发动机喷管喉部内衬
- 种类举例：旋压钨-石墨釺焊材料等
- 结构举例：耐热喉衬结构等
发展历史
美国从60年代初开始将难熔金属(钨、钼)及其合金列为重要的空间材料之一而大力开展研究。相继研製出锻造铝合金、旋压钨-石墨釺焊件、多孔钨渗银等多种材料和製品，分别用于北极星A1、民兵Ⅱ-I及北极星A3等战略固体飞弹发动机上作喷管喉衬。60年代中期和80年代初期又推出钨丝缠绕等离子喷涂钨喉衬和用等静雅成形技术生产的钨渗铜材料，套用在EX-41多用途垂直发射系统的“捕鲸叉”飞弹和“阿斯克洛”反潜火箭上作燃气舵。
国内研究难熔金属及其合金始于60年代中期。在短时间内相继独自研製成50W-50Mo铸造钨钼合金，尺寸6200mm大断面真空熔炼纯钨铸锭，随后经挤压、锻造、轧板製取钨-石墨釺焊複合结构喉衬、钨丝缠绕等离子喷涂渗银喉衬提供发动机进行地面热试车并获成功。
70年代初用粉末冶金工艺方法，以钨粉为原料，经冷等静压成形、烧结製取多孔钨骨架，然后採用毛细管法渗铜生产钨渗铜自发汗冷却型喉衬，该材料正式为多种型号的发动机所採用。其生产工艺和性能都不低于国外同类型材料的水平。
种类举例
50W-50Mo铸造合金
根据固溶强化的原理进行研製。其基本特点首先是钼在所有温度下能同钨形成连续固溶体，能保证最大限度的固溶强化；其次，形成合金后仍具有高的熔点，并保持高温使用性能。
等离子喷涂钨-钨丝
该材料根据纤维增强的原理进行研製。其基本特点：首先是採用高强度钨丝沿轴向交错螺旋缠绕在芯轴上，用等离子热源将熔融钨粉喷涂使其与钨丝固结，缠绕一层钨丝喷涂一次钨粉直至达到设计尺寸要求为止；其次，在氢气保护下进行中温热处理，以提高密度和结合强度，降低氧含量，消除层状结构；第三，该工艺简单，工件尺寸和形状不受限制，应力阻抗高，阻止裂纹传播性能好等。
钨渗铜複合材料
该材料是一种自发汗冷却型喉衬材料，它是基于钨铜两相物质互不溶解互相润湿的原理进行研製的。其基本特点是用粉末冶金的工艺方法，以钨粉为原料製成具有一定强度，对相对密度、开孔率有严格要求的多孔结构件。然后，藉助毛细管力的作用将低熔点的金属铜渗透到多孔钨骨架中，形成两相複合结构材料。当发动机工作时，渗入钨骨架中的铜汽化蒸发，吸取热量，降低喉衬温度而起到保护作用。由于渗入铜的作用，大大提高强度，通常高于基体强度4-5倍，从而大大提高抗热震性，改善机加工性，同时还具有工艺较简单、周期短、原料利用率高等优点。是受到国内外广泛重视的难熔金属材料。
旋压钨-石墨釺焊
该材料根据电弧熔炼原理进行研製的。首先，在真空中，两个垂直放置的电极之间点燃电弧，由于电弧作用电极熔化自耗，熔化的钨滴入水冷铜坩埚中，不断熔化，不断结晶。随后，将所製得的钨锭经挤压、锻造、轧板、电解加工、旋压，製成旋压钨内衬，再与背壁石墨釺焊形成複合结构喉衬。具有耐烧蚀好、结构重量轻等特点，不足之处是工艺複杂，周期长，原料利用率低。
喉衬结构分类
在大力发展新材料、新工艺的同时，喉衬结构的设计和研究也受到高度重视。先后经发动机套用的喉衬结构有5类：
1．耐热喉衬结构
属于本类的有：等离子喷涂氧化錇、纯钼锻件、钨一钼合金铸件、钨一钴硬质合金整体喉衬结构。特点是靠喉衬材料本身起耐热、热沉积作用。
2．热沉喉衬结构
属于本类的有：升华温度高、导热率高的各种多晶石墨、热解石墨、毡基碳-碳、多维纺织碳-碳整体喉衬结构。特点也是靠喉衬材料本身起耐烧蚀热沉作用。
3．耐热-热沉複合喉衬结构
属于本类的有：旋压钨-石墨、陶瓷嵌镶-石墨複合喉衬结构。特点是用热沉作用好的：石墨作喉衬背衬，钨，陶瓷作为耐热抗沖刷的喉衬衬里。发挥两种材料的优点，互相补偿不足，满足较高使用条件的要求。
4．自冷-热沉複合喉衬结构
属于本类的有：钨渗铜-石墨、钨丝增强等离子喷涂，钨渗银-石墨複合喉衬结构，特点是钨渗铜自发汗冷却型材料作为耐热抗沖刷喉衬衬里，石墨作背衬吸热，因此发挥了两种材料的优点，且衬里与背衬之间不需採用较複杂的釺焊工艺，具有工艺简单、周期短、适应性强的特点。
5．烧蚀喉衬结构
属于本类的有：模压酚醛-高硅氧玻璃纤维增强塑胶。特点是用在允许烧蚀、工作时间短的大型助推器上作喉衬。