劉永輝

當(dāng)洲際彈導(dǎo)火箭從高空回到稠密的大氣層的時候，由于速度非常大(約每秒7.54公里)，而且是加速下降的，在它附近的空氣受到驟然的壓縮和摩擦，在離地面幾十公里的時候，其頭部的溫度就達到5，000℃以上。大家知道，鎢的熔點最高才只有3，400℃。那么，在這種情況下，怎么才能保證火箭的最后一級不被燒掉呢？的確，這是一個難題。長期以來，火箭的發(fā)展，曾在某種程度上受到了材料的限制，要解決這個問題，單用金屬結(jié)構(gòu)材料是不行的，必須進行特種防護。不僅火箭頭部如此，燃燒室內(nèi)壁和受著3，000℃高溫高速氣流沖刷的尾噴口也是這樣，不加防護是無法工作的。

在金屬基體上涂復(fù)陶瓷防護層可以解決上述問題。其工藝方法有：陶瓷層的標(biāo)準(zhǔn)涂法、火焰噴涂、噴陶瓷溶液、表面沉積等。

陶瓷涂層中含有高熔點的氧化物，硫化物，硼化物等優(yōu)良的耐火材料，此外，還有粘結(jié)劑等。配好的涂料用標(biāo)準(zhǔn)的方法涂在預(yù)先處理好的零件表面上，然后進行烘干和燒結(jié)。用這種方法可涂單層，也可涂多層。為了特殊目的，如抗熱震擊、絕熱、抗氧化腐蝕等也可用不同的材料涂成夾層涂層。

火焰噴涂(鍍)在新的保護技術(shù)中是最有前途的方法之一。此法系用高溫火焰將混合粉末或預(yù)先燒結(jié)好的棒材熔化，同時借壓縮空氣(或其他氣流)將霧狀陶瓷質(zhì)點噴到預(yù)先處理(如噴砂等)過的金屬表面上，隨之凝固，形成所要求的陶瓷復(fù)蓋層。此法所用的原料為氧化鋁、氧化鋯等。設(shè)備為高溫噴槍及其附屬設(shè)備。噴槍的熱源可用可燃氣體(如氧—乙炔焰)，更高溫度則需要用等離子噴槍——這也是高速度發(fā)展的新技術(shù)之一，由它可取得5000℃以上的高溫?zé)嵩?。火焰噴涂法得到的涂層能耐很高的溫度，但性脆，與基體金屬的結(jié)合力不太好，這是需要嚴(yán)格控制和進一步研究的問題。

表面沉積技術(shù)是一種新的方法，很有發(fā)展前途。這種工藝法是在陶瓷層上沉積一種耐火材料質(zhì)點再將兩層同時燒結(jié)。此法可將陶瓷涂在所有的金屬上。它不但有很好的粘結(jié)性、連續(xù)性和經(jīng)濟性，而且還有與火焰噴涂法相似的外觀、性能和厚度。

顯然，宇宙飛行正為陶瓷涂層的應(yīng)用打開了廣闊的前途。要提高火箭的推力，就要采用新的高能燃料，溫度就會更高。在這種情況下，就要求材料跟上去。實際上，高熔點金屬和新型超級合金也正是這樣突飛猛進地發(fā)展著。然而，這些材料需要經(jīng)過保護，以防腐蝕或防止熔化。陶瓷本身具有很高的耐熱性，不過，它缺乏結(jié)構(gòu)強度?？磥砜梢栽O(shè)想這樣的方案，即利用陶瓷的高度抗熱性與金屬的高結(jié)構(gòu)強度，二者結(jié)合起來——即陶瓷涂層——滿足要求。人們對它很重視，發(fā)展得也特別快。

上面談到了超高溫防護問題，在火箭上還有超低溫防護問題需要解決。大家知道，在火箭的燃料箱內(nèi)裝有液氧，溫度接近零下200℃，在這種情況下，一般金屬和合金將脆如玻璃，不加表面保護就無法使用。另外，也常常用濃硝酸做液體燃料的氧化劑，它的容器也必須用特種抗腐蝕材料和防護措施才能應(yīng)用。

火箭上其他零件在不同情況下將遭到電化學(xué)腐蝕、高溫腐蝕或宇宙射線腐蝕。為了使火箭能夠儲存和正常工作也必須對這些腐蝕問題進行研究，并須找出適當(dāng)?shù)姆雷o方法(如電鍍、陽極氧化，法蘭等等)

由此看來，火箭制造業(yè)的迅速發(fā)展是與金屬腐蝕防護(尤其是特種防護)這門科學(xué)的發(fā)展分不開的，它們也是相互促進的。