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航空航天
发动机喷管绝热层高温粘接与防护方案
一、应用背景:火箭发动机热端部件的高温胶接需求
火箭发动机的燃烧室、推力室、喷管、喉部、绝热裙、喉衬等部件,长期工作在高温燃气冲刷、剧烈热循环与强振动冲击交织的服役环境中。为降低结构件表面温度、延缓基体在高温下的氧化与烧蚀,工程上普遍在热端构件表面设置绝热层与抗氧化涂层系统:绝热层承担隔热与热防护功能,抗氧化涂层用于抑制高温工况下的氧化损耗。这类系统通常由多层材料复合而成,牵涉 C/C 复合材料、陶瓷基复合材料(CMC)与高温合金等不同基材之间的界面结合。
在上述结构的设计、成型与装配环节中,围绕绝热层、抗氧化涂层与部件基体,衍生出一系列高温胶接需求:
1.隔热层复合粘接:绝热层与基体之间、绝热层各层之间的复合粘接、贴合与固定;
2.抗氧化涂层粘接:抗氧化涂层与基体之间,以及涂层局部区域的辅助粘接与贴合固定;
3.绝热层界面胶接:绝热层与喷管、喉衬、绝热裙等部件界面的贴合、固定与局部缺损修补。
这些位置的共同特点是:服役温度高、承受交变热载荷、伴随燃气冲刷与振动冲击,基材以 C/C 复合材料、陶瓷基复材与高温合金为主,常规有机胶粘剂在此类工况下难以长期保持性能。

面向姿控及变推力火箭发动机的装配与成型工艺,需要在明确部件工况与界面形式的前提下,选择与之匹配的耐高温胶粘剂,并通过试样验证确认工艺参数。

  火箭发动机热端部件高温胶接方案与HR-8767B应用指南

二、工况特征与材料选型要点
结合燃烧室、推力室、喷管、喉部、绝热裙、喉衬等部件的服役条件,高温胶粘剂的选型可从以下几个维度展开:
需求维度 工况特征 对材料的对应要求
耐温能力 燃烧室、喷管、喉部等部位服役温度高,局部可能经历瞬时高温 胶层需具备较宽的温度适用范围,并在长期高温下保持结构稳定
热载荷 点火—关机与推力调节带来反复升温降温,形成热循环 胶层收缩小,热膨胀行为与基体、绝热层相匹配,缓解热循环下的开裂与脱落
基材适配 涉及 C/C 复合材料、陶瓷基复材、高温合金等多种基材 需适配金属、陶瓷与碳基复合材料,固化过程不引入对基体的不良影响
工艺路径 部件需经预处理后涂覆,并按装配与成型工艺完成固化 需适配预处理后涂覆固化工艺,施工可控、可重复
环境介质 主要面对高温燃气冲刷与高温气氛,一般不涉及长期水汽浸泡 耐高温、阻燃、耐油耐酸碱;对长期水汽工况另有专门要求
服役载荷 伴随振动冲击与高速燃气冲刷 需结合界面形式、胶层厚度与结构刚度开展试样验证
三、HR-8767B 高温胶产品概述
HR-8767B 是一款以无机磷酸盐/硅铝酸盐体系为主要成分的双组分高温胶,属于面向高温工况的无机耐高温粘接胶与耐磨抗氧化涂层胶。产品可在经预处理的金属、陶瓷、合金基材表面涂覆,通过阶梯加温固化形成无机陶瓷质胶层,兼顾抗氧化涂层防护与界面辅助粘接两类用途。作为一款航天喷管隔热胶的配套材料,它可用于喷管绝热层的贴合固定与局部防护。
面向火箭发动机极端高温构件,HR-8767B 可用于隔热层复合粘接、抗氧化涂层粘接与绝热层界面胶接等场景,适配 C/C 复合材料、陶瓷基复材、高温合金基材,可用于燃烧室、推力室、喷管、喉部、绝热裙、喉衬等部件的高温防护与界面固定,并适配部件预处理后涂覆固化的工艺路径。
四、产品特性详解
4.1 宽幅耐温区间,适应高温与热循环
HR-8767B 的耐温范围为 -60℃ 至 1460℃,长期使用温度约 1200℃。胶层依托无机化学键形成稳定的三维网络结构,在高温下不易软化,可在较宽的温度区间内保持结构完整,适用于存在热循环的部件。实际服役温度受保温时长、载荷形式与气氛条件影响,建议在正式使用前结合具体工况进行试样验证。
4.2 无机陶瓷体系,遇明火不碳化

HR-8767B 为无机体系胶粘剂,胶层不依赖有机高分子成膜,可直接接触明火,火烧后涂层结构保持完整,不易碳化,适用于存在高温燃气、明火或辐射热的部位,可减少有机胶层在高温下碳化、分解导致的失效。

火箭发动机热端部件高温胶接方案与HR-8767B应用指南

4.3 固化收缩小,有助于缓解界面应力
产品固化过程中的收缩较小,配合薄涂多层的施工方式,有助于降低热循环条件下胶层内部及界面处的应力积累,减少涂层与基体、绝热层与部件之间出现开裂、分层的可能。单次涂覆厚度建议控制在 0.5~1.5 mm,单次涂覆过厚时,固化过程中胶层内部容易积攒应力。
4.4 阻燃绝缘,耐油耐酸碱
固化后的胶层具备阻燃与绝缘性能,并耐油、耐酸碱腐蚀,可用于高温零部件与高温设备的防护。需要注意,本产品不耐沸水,长期浸泡或高温水汽持续冲刷会导致性能衰减,不建议在此类工况下使用。
4.5 涂层防护与界面粘接兼顾
产品既可用于高温模具、管道内壁、发热管表层等部位形成耐磨抗氧化涂层,也可用于耐高温金属部件的轻度粘接与灌封。其套接强度约 79 MPa、拉伸强度约 29.1 MPa,适合以涂层防护、界面辅助结合为主,兼有轻度粘接固定的工况;若以承力结构粘接为主要目的,建议在选型阶段另行评估。
4.6 工艺适配性好,便于装配施工

产品适配“表面预处理—配比混合—涂覆—阶梯加温固化”的标准工艺路径:基体经喷砂或打磨粗化并清洁除油后,按 2.0~3.0 g∶1 ml 的比例混合施胶,采用薄涂多层方式施工,室温静置后再进行阶梯加温固化。固化后的胶层可打磨,并可进行简单机加工。

火箭发动机热端部件高温胶接方案与HR-8767B应用指南

五、关键性能参数
下表列出 HR-8767B 的典型性能参数,供选型与工艺设计参考:
项目 参数 项目 参数
产品体系 无机磷酸盐/硅铝酸盐 组分配比 2.0~3.0 g:1 ml(A:B)
耐温范围 -60℃ ~ 1460℃ 长期使用温度 约 1200℃
套接强度 约 79 MPa 拉伸强度 约 29.1 MPa
密度 约 1.4 g/cm³ 可操作时间(100 g) 约 50~80 分钟
建议单次涂覆厚度 0.5~1.5 mm 耐介质 耐油、耐酸碱;不耐沸水
固化条件 室温 2 h → 60~80℃ 2~3h → 150℃ 2h 包装规格 250 g/组,16 组/箱
注:以上性能数据为温度 25℃、湿度 70%实验室环境下的典型测试值,仅供选型参考,不代表特定工况下可达到的全部数据,实际使用请以试样测试结果为准。
六、面向火箭发动机部件的应用方案
6.1 隔热层复合粘接与绝热层界面胶接
在绝热层与基体、绝热层各层之间,以及绝热层与喷管、喉衬、绝热裙等部件的界面处,HR-8767B 可在喷砂、清洁等预处理完成后进行薄涂施工,形成无机质界面结合层,用于贴合、固定与局部缺损修补,帮助维持绝热层与部件的结合状态。施工时应控制胶层厚度,采用薄涂多层方式,完成后按工艺要求阶梯固化,避免急速升温造成胶层开裂。若界面需要承接较大结构载荷,建议结合界面形式与载荷条件进行试样评估后再确定方案。
6.2 抗氧化涂层粘接
针对抗氧化涂层与基体之间,以及涂层局部区域的辅助粘接与贴合固定,HR-8767B 可凭借无机体系与较宽的耐温范围,作为涂层类工艺的配套材料使用,帮助维持涂层与基体的贴合状态,并对涂层局部缺损与边缘部位提供相应的防护与固定支持。
6.3 燃烧室、推力室、喷管及喉部等部件的高温防护

燃烧室、推力室、喷管、喉部等部位的高温防护、表面耐磨抗氧化涂层与局部修补需求,可结合具体工况选用 HR-8767B。该产品可应用于冶金、窑炉、热处理、电力、航空航天等行业的高温零部件防护与辅助粘接,在干燥、无水汽浸泡的高温环境中使用较为合适。涉及姿控及变推力火箭发动机的具体部位时,建议先以典型试样复现工况条件,验证固化工艺与界面表现。

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七、施工工艺要点
表面预处理:去除基体表面灰尘、油污与松动物质,采用喷砂、电砂轮、钢丝刷或粗砂纸打磨,提高表面粗糙度;随后用丙酮等清洗剂擦拭,清洁接着表面。
配比混合:严格按 A∶B = 2.0~3.0 g∶1 ml 的比例称量混合,搅拌至颜色均匀一致,并在可操作时间内用完,余胶不可再用。
涂覆施工:在粘接或涂覆部位均匀施胶,必要时反复按压,使材料与基体表面充分接触;采用薄涂多层方式,单次涂覆厚度建议控制在 0.5~1.5 mm。
阶梯固化:室温静置 2 小时;随后置入烘箱,60~80℃ 保持 2~3 小时;再升温至 150℃ 保持 2 小时;之后缓慢冷却取出,静置 24 小时。
环境与后处理:气温低于 15℃ 时可用红外线、电炉等热源辅助加热,但热源不可直接接触胶层;固化后的胶层可打磨或进行简单机加工。
八、常见问题解答
Q1:HR-8767B 能承受多高的温度?
产品耐温范围为 -60℃ 至 1460℃,长期使用温度约 1200℃,可用于高温炉窑、燃烧器点火装置及喷管绝热层等部位。实际耐温表现与保温时长、载荷及气氛条件相关,建议结合具体工况进行验证。
Q2:这款胶适合做承力结构粘接吗?
HR-8767B 的定位是耐磨抗氧化防护涂层并具备轻度粘接能力,套接强度约 79 MPa。若应用场景以承力结构粘接为主,建议在选型阶段另行评估更高粘接强度的型号。
Q3:可以用于绝热层、抗氧化涂层与部件基体的界面吗?
可以用于隔热层复合粘接、抗氧化涂层粘接与绝热层界面胶接等辅助性用途。施工前应对基体进行喷砂、清洁等预处理,并按要求完成阶梯固化。
Q4:适配哪些基材?
产品可适配金属、陶瓷、合金类基材,面向火箭发动机热端构件时,可用于 C/C 复合材料、陶瓷基复材与高温合金等基材的界面处理,具体适配情况建议结合试样测试确认。
Q5:固化需要什么条件?
产品须加温固化,常温条件无法完全固化。典型流程为:室温静置 2 小时,随后 60~80℃ 保持 2~3 小时,再升温至 150℃ 保持 2 小时,最后缓慢冷却。
Q6:可以在接触沸水或蒸汽的工况下使用吗?

不建议。本产品不耐沸水,长期泡水或高温水汽持续冲刷会导致涂层性能衰减,应避免在此类工况下使用。

火箭发动机热端部件高温胶接方案与HR-8767B应用指南

九、选型与使用注意事项
粘接或涂覆面须完成除锈、除油与打磨粗化,以提升附着力。
产品须加温固化,升温过程应循序渐进,避免急速升温导致胶层开裂。
产品不耐沸水与高温水汽持续冲刷,应避免在长期泡水或蒸汽浸泡场景下使用。
涉及振动冲击、燃气冲刷等复杂服役载荷的部件,建议先以典型试样复现工况条件,验证工艺与界面表现。
存放于通风、阴凉、干燥处并密封保存,避免阳光直接照射;
包装规格为 250 g/组、16 组/箱。
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