Wie wirken sich die zentralen Designparameter von mehrschichtigen Hitzeschilden aus Mo1-Molybdänplatten auf deren Isolationsleistung bei hohen Temperaturen aus?

Aus der Perspektive der Wärmetechnik und Materialanwendung ist die Isolationsleistung von mehrschichtigen -Schichten wichtigMo1 MolybdänplatteHitzeschilde werden durch Materialeigenschaften, Strukturparameter und Prozessstandards bestimmt. Der zentrale Einflussmechanismus kann in die folgenden wesentlichen Details unterteilt werden:

Mo1-Molybdänplatten müssen die Reinheitsanforderung von mindestens 99,95 % in der Norm GB/T 38756-2020 erfüllen, mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als oder gleich 0,015 % und einem Stickstoffgehalt von weniger als oder gleich 0,005 %, um zu verhindern, dass Verunreinigungen Phasen mit niedrigem Schmelzpunkt bilden, die zu Ausfällen bei hoher Temperatur führen könnten. Eine Polierbehandlung mit einer Oberflächenrauheit Ra kleiner oder gleich 0,8 μm kann das Wärmestrahlungsreflexionsvermögen von 85 % gewöhnlicher rauer Oberflächen auf über 92 % erhöhen und so den Strahlungswärmeverlust reduzieren. Bei 1600 Grad liegt der halbkugelförmige Emissionsgrad von reinem Molybdän stabil bei 0,15–0,20 und bietet damit eine Grundlage für die Wärmereflexion.

Der Mainstream der Branche verwendet eine Verbundstruktur aus „3–8 Lagen Molybdänplatten + 2-7 Lagen von Lücken“, wobei die Plattendicke streng auf 0,15–0,3 mm begrenzt wird: Eine zu dünne Schicht neigt zu Verformungen aufgrund von thermischer Belastung, während eine zu dicke Schicht den Wärmeleitungspfad erhöht. Der Zwischenschichtabstand ist auf 5–8 mm eingestellt. In einer Vakuumumgebung wird dadurch die thermische Konvektion des Gases eliminiert und die Wärmeleitfähigkeit auf 0,02–0,05 W/(m·K) reduziert. In einer Inertgasatmosphäre (Argon/Stickstoff) muss der Spalt auf 8–10 mm vergrößert werden, um die Wärmeleitfähigkeit des Gases und die Strahlungsbarrierewirkung auszugleichen.

Unter Nennbetriebsbedingungen von 1800 Grad kann ein 5-lagiger Mo1-Molybdänplatten-Hitzeschild einen Temperaturunterschied von über 1700 Grad zwischen dem Ofeninneren und dem Ofenmantel erreichen, wobei die Oberflächentemperatur des Ofenmantels höchstens 80 Grad beträgt. Die Genauigkeit der Steuerung des Wärmefeldgradienten hängt davon ab, dass der Parallelitätsfehler zwischen den Schichten kleiner oder gleich 0,2 mm/m ist, wodurch ein Austritt von Wärmestrahlung durch die Neigung der reflektierenden Oberfläche vermieden wird. Durch die Abstimmung des Designs mit dem Molybdän--Rhenium-Legierungsgerüst wird der geringfügige Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Materialien (Mo1: 5,8×10⁻⁶/Grad, Mo-Re-Legierung: 6,2×10⁻⁶/Grad) genutzt, um die strukturelle Spannung bei hohen Temperaturen auszugleichen und ein Versagen der Zwischenschichtbindung zu verhindern.