石墨滲金屬材料相變過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生出的一類新型防熱材料，它是以石墨為基體，在其中滲入輕金屬如 Al、Mg來實現(xiàn)防熱的目的的。石墨滲金屬防熱材料的基本特點：一是依靠金屬的液化、氣化來消耗外界的熱量；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在表面自發(fā)生成氧化物陶瓷膜，從而保護基體不被燒蝕。
　　本文首先深入分析石墨滲金屬防熱材料的傳熱特點，建立三層結構的傳熱模型，推導出每層完整的數(shù)學描

2、述，包括控制微分方程、邊界條件及其移動界面的能量守恒方程。運用體積元數(shù)值求解方法計算了燒蝕過程中材料的升溫特性曲線。將燒蝕過程分為四個階段，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，當表面溫度到達 Al的蒸發(fā)溫度時，表面升溫速率迅速下降，隨著氣液界面逐漸向下移動，界面以上的材料升溫速率又開始加快，界面以下的材料升溫速率逐漸變緩，整個燒蝕過