基于分子动力学模拟指导的CoCrFeMnNi/SA203焊接接头在低温环境下的优化

《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》：Optimization of CoCrFeMnNi/SA203 welded joints for cryogenic environments guided by MD simulations

高超声速飞行器热防护系统面临传统材料热导率不足的瓶颈，本研究通过石墨烯薄膜与TC4合金结合制备复合材料，在775℃钎焊温度下实现平面热导率820.109 W·m-1·K-1，较传统材料提升四十倍，并验证了优异界面结合特性。

　　

王子佳|严耀天|叶振宇|刘萌|曹健|齐俊磊

摘要

随着航空航天技术的快速发展，在高温环境中的有效热管理已成为下一代系统（包括近空间飞行器、卫星和航天器）面临的关键瓶颈。随着飞行速度进入高超音速范围，由航空航天合金或陶瓷瓦等单一材料构成的传统热防护系统（TPS）已显得力不从心。本研究提出将石墨烯导热薄膜与TC4合金结合，制备出具有高导热性的复合材料，用于热防护系统。通过全面的微观结构表征和导热性能研究，深入分析了这种石墨烯增强复合材料的界面粘结质量和热传输特性。在最佳钎焊温度775°C下，材料的面内导热系数显著提升至820.109 W·m^?1·K^?1，比TC4合金高出四十倍。石墨烯/TC4接头表现出优异的界面粘结性能，有效降低了热阻，实现了更高效的热传递。这项研究为极端高温环境下的热管理提供了创新解决方案，尤其适用于高超音速飞行器的热防护系统。