항공우주용 고급 세라믹 부품

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항공우주 산업은 초고온, 급격한 열 순환, 강한 기계적 부하, 부식성 대기 등 극한의 환경과 동의어입니다. 이러한 까다로운 조건에서 첨단 세라믹은 항공 및 우주 분야 전반에 걸쳐 성능, 신뢰성 및 안전성을 향상시키는 핵심 소재로 부상했습니다.

우주선의 열 보호 시스템부터 제트 엔진의 경량 구조 부품에 이르기까지 테크니컬 세라믹의 통합은 계속 확대되고 있습니다. 고온 저항성, 저밀도, 화학적 불활성 및 전기 절연성의 독특한 조합은 현대 항공 우주 공학에서 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

항공우주 분야에서 첨단 세라믹이 중요한 이유

고급 세라믹은 1000°C가 넘는 고온에서도 강도와 형태를 유지합니다. 따라서 열 보호 시스템, 단열 타일 및 엔진 부품에 이상적입니다.

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다음과 같은 도자기 실리콘 질화물 그리고 실리콘 카바이드 는 금속보다 훨씬 가벼우면서도 기계적 강도가 높아 항공기 및 우주선의 연료 효율을 높여줍니다.

세라믹 소재의 기계적 강도 확인→

세라믹은 산화 및 화학적 분해에 대한 내성이 뛰어나 로켓 연소실과 우주선 외부 부품 등 열악한 항공 우주 환경에 적합합니다.

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다음과 같은 자료 알루미나 그리고 질화붕소 는 전기 절연 성능과 낮은 유전 손실로 인해 전자 패키징 및 열 관리 시스템에 사용됩니다.

세라믹 소재의 전기적 특성 보기→

세라믹은 경도와 내마모성이 높아 씰, 밸브, 베어링 등 긴 작동 주기 동안 엄격한 공차가 요구되는 부품에 사용할 수 있습니다.

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기능 요약

  • 고온 안정성
  • 높은 강도와 경도
  • 낮은 밀도
  • 우수한 열 전도성 또는 단열성
  • 내식성 및 내산화성
  • 뛰어난 전기 절연 특성

주요 재료와 항공우주 응용 분야

그레이트 세라믹은 항공우주 엔지니어링 분야에서 고성능 세라믹의 사용을 발전시키기 위해 최선을 다하고 있습니다. 당사는 맞춤형 제조 부품을 제공합니다:

세라믹 소재 항공우주 애플리케이션 주요 속성
실리콘 카바이드(SiC) 망원경, 추진기 부품의 미러 기판 높은 열 전도성, 내산화성
질화 알루미늄(AlN) 위성 기판, RF 모듈 뛰어난 방열, 유전체 강도
지르코니아(ZrO₂) 열 차단 코팅 낮은 열전도율, 높은 파단 인성
질화규소(Si₃N₄) 엔진 베어링, 터빈 블레이드 고강도, 내마모성, 열충격 저항성
질화붕소(BN) 우주선 열 차폐 뛰어난 열 안정성, 전기 절연성
베릴륨 산화물(BeO) 고출력 마이크로파 장치 높은 열 전도성, 전기 절연성
MGC 정밀 절연체, 센서 베이스 손쉬운 가공, 높은 치수 안정성

항공우주 분야의 일반적인 사용 사례

  • 애플리케이션 고속 자이로스코프, 관성 항법, 터빈 회전 시스템
  • 세라믹 소재: 질화규소(Si₃N₄)
  • 응용 분야 설명: 항공우주 자이로스코프 및 위성 자세 제어 시스템에는 안정적인 회전, 낮은 마찰 및 내충격성을 갖춘 베어링이 필요합니다. 실리콘 질화물 세라믹 볼 베어링은 금속 베어링보다 40% 이상 가볍고 진공 상태에서도 낮은 마찰을 유지합니다.
  • 장점: 고강도, 저밀도, 자체 윤활 특성, 긴 수명.
  • 예시: 세라믹 볼 베어링은 NASA, SpaceX, 보잉의 다양한 자이로스코프와 액추에이터에 사용됩니다.
  • 애플리케이션: 로켓 엔진, 이온 추진기, 저온 가스 노즐
  • 사용된 세라믹: 탄화규소(SiC), 질화규소(Si₃N₄), ZTA 세라믹, ZrO₂ 세라믹
  • 애플리케이션 설명: 추진 시스템은 강렬한 열, 부식 및 충격 조건에서 작동해야 합니다. SiC 세라믹 노즐과 라이너는 2000°C 이상의 온도를 견디고 캐비테이션과 열충격에 견딜 수 있습니다.
  • 장점: 높은 열 강도, 높은 내식성, 가벼운 무게.
  • 예시: 예: 아리안 5 로켓과 팰컨 9의 저온 가스 추력 벡터링 시스템에는 SiC 라이너가 사용되며, NASA의 전기 추진 시스템에는 노즐용 세라믹 절연 라이너로 질화규소가 사용됩니다.
  • 애플리케이션: 애플리케이션: 고주파 레이더, 위성 통신, 고전력 모듈 패키징.
  • 사용된 세라믹: 질화 알루미늄(AlN), 산화 베릴륨(BeO), 산화 알루미늄(Al₂O₃)
  • 애플리케이션 설명: 우주선 통신 시스템과 레이더 제어 시스템에서 수많은 고주파 전자 부품은 제한된 부피 내에서 빠른 열 방출을 필요로 합니다. AlN 및 BeO 세라믹은 열전도율이 높아(>170W/m-K) 칩의 열을 빠르게 전달하고 시스템 과열을 방지할 수 있습니다.
  • 장점: 높은 열전도율, 낮은 유전 손실, 뛰어난 열 안정성.
  • 예시: 유럽우주국(ESA)의 위성 전력 모듈은 고주파 마이크로파 회로 패키징을 위해 질화 알루미늄 기판을 사용합니다.
  • 애플리케이션: 액체 수소/액체 산소 공급 시스템, 고압 밸브 및 연료 펌프 씰.
  • 사용된 세라믹: 알루미나(Al₂O₃), ZTA 세라믹.
  • 애플리케이션 설명: 액체 수소 및 액체 산소와 같은 추진제는 부식성이 강하고 극저온 환경에서 작동하기 때문에 금속 씰은 변형, 부식 및 누출에 취약합니다. 고밀도 컴팩트 알루미나 세라믹 씰은 매우 낮은 투과성을 제공하며 -250°C ~ +400°C의 온도 범위에서 안정적으로 작동할 수 있습니다.
  • 장점: 높은 강도, 내식성, 열 순환 저항성.
  • 예시: 예: 중국의 Long March 로켓 엔진의 추진제 펌프와 NASA의 연료 회로의 다단계 세라믹 씰링 시스템.
  • 애플리케이션: 위성 내부 열 제어 시스템, 광학 센서 단열, 계기실 열 보호
  • 사용된 세라믹: 세라믹 폼(SiC 폼), h-BN, ZrO₂ 복합 세라믹
  • 애플리케이션 설명: 선상에 탑재된 정밀 기기는 극한의 추위와 더위 환경에서도 안정적인 온도를 유지해야 합니다. 세라믹 폼 또는 미세 다공성 세라믹 시트는 단열층으로 사용되며, 질화붕소 개스킷과 결합하여 전기 성능 저하 없이 열 절연을 달성합니다.
  • 장점: 낮은 열전도율, 높은 단열성, 가벼운 무게.
  • 예시: Tiangong 우주 정거장의 광학 내비게이션 기기실은 SiC 세라믹 단열 모듈을 사용하여 장비의 온도 차이를 1.5°C 이하로 유지합니다.
  • 애플리케이션: 망원경, 레이저 통신, 적외선 시스템
  • 사용된 세라믹: 실리콘 카바이드(SiC), 저열팽창 세라믹 유리, MACOR
  • 애플리케이션 설명: 심우주 탐사선이나 우주 적외선 장비에서 광학 부품은 극도로 낮은 진공 상태를 장시간 유지해야 합니다. 탄화규소는 높은 탄성률과 낮은 열팽창 계수로 초경량 반사판에 이상적인 소재입니다.
  • 장점: 최소한의 변형, 높은 광학적 정밀도, 가벼운 무게.
  • 예시: 제임스 웹 우주 망원경(JWST)의 1차 및 2차 미러는 모두 실리콘 카바이드 세라믹 구조를 사용하며, 여러 레이저 거리 측정 장치에서 MACOR 마운트를 사용합니다.
  • 애플리케이션: 맞춤형 세라믹 센서 하우징, 소형 전자 지원 부품
  • 사용된 세라믹: MGC(가공 가능한 유리 세라믹)
  • 애플리케이션 설명: 항공우주 시스템에는 맞춤형 구조 부품이 필요한 경우가 많지만 기존 세라믹은 가공이 어렵습니다. MGC 세라믹은 기존의 CNC 터닝 및 밀링 기술을 사용하여 신속하게 가공할 수 있으므로 테스트 프로토타입이나 소량 생산에 적합합니다.
  • 장점: 직접 가공 기능, 뛰어난 전기적 성능, 미세 구조에 대한 적응성.
  • 예시: 예: 항공기 압력 센서용 세라믹 하우징 및 전기 추진기용 온도 측정 포인트 베이스.
  • 애플리케이션 고주파 안테나 모듈, 위상 배열 레이더, 밀리미터파 장치
  • 사용된 세라믹: 질화 알루미늄(AlN), 산화 베릴륨(BeO) 및 저유전 세라믹(예: Al₂O₃)
  • 애플리케이션 설명: 민간 항공기에는 고주파 및 고속 신호 전송이 필요한 정밀 레이더 시스템(예: 기상 레이더 및 TACAN 내비게이션)이 장착되어 있습니다. 유전율이 낮고 손실이 적으며 열전도율이 높은 세라믹 소재는 고주파 회로, 마이크로파 장치 및 필터를 패키징하는 데 적합합니다.
  • 장점: 고주파 안정성으로 신호 손실 감소, 뛰어난 열 관리로 디바이스 과열 방지, 뛰어난 전기 절연으로 간섭 억제.
  • 실제 사례: 보잉 787 드림라이너의 다중 대역 통신 모듈은 AlN 기판을 사용하고, 에어버스 A350의 레이더 송신기 모듈은 BeO 세라믹 하우징에 캡슐화되어 있습니다.
  • 애플리케이션 내비게이션 제어 모듈, 전력 컨버터, 비행 제어 보드, 자세 센서
  • 사용된 세라믹: 알루미나(Al₂O₃), 질화 알루미늄(AlN), 기계 가공 가능한 유리 세라믹(MGC)
  • 애플리케이션 설명: 최신 여객기 항공 전자 시스템은 고도로 통합되어 있어 컴팩트한 구조와 효율적인 열 방출이 필요합니다. 세라믹 기판은 전원 모듈 및 DC-DC 컨버터와 같은 전자 제어 장치에 절연 및 열 전도성을 제공하여 전반적인 시스템 안정성을 향상시킵니다.
  • 장점: 높은 고도의 온도 변동에 적응할 수 있는 매우 안정적인 패키징, 열 안정성이 강한 소재로 열 이동을 최소화합니다.
  • 예시: 엠브라에르 E-Jet E2는 항공 전자 부품의 안정성을 향상시키기 위해 AlN 세라믹 방열판을 사용하고, 고정밀 자세 및 방향 센서 모듈의 패키징에 MGC 세라믹 하우징을 널리 사용합니다.
  • 애플리케이션: 광학 렌즈 마운트, 적외선 창, LED 방열판
  • 사용된 세라믹: 투명 알루미나, 질화 알루미늄, 질화 붕소(h-BN)
  • 애플리케이션 설명: 콕핏 광학 장치(예: 헤드업 디스플레이 및 적외선 센서)에는 안정적인 광학 지지 구조가 필요합니다. 질화 붕소 및 산화 알루미늄 세라믹은 열팽창이 적고 전기 절연성이 뛰어나 레이저 및 조명 회로를 패키징하는 데 적합합니다.
  • 장점: 안정적인 광 투과 및 적외선 성능, 낮은 열 팽창으로 광학적 편차 방지, 높은 내열성으로 고휘도 조명 지원.
  • 실제 사례: Gulfstream G700은 적외선 야간 투시 장치를 지원하기 위해 투명 세라믹 창을 사용하며, 여러 LED 내비게이션 조명은 열 방출을 위해 AlN 기판을 활용합니다.
  • 애플리케이션: 세라믹 밸브 시트, 씰링 링, 정밀 노즐
  • 사용된 세라믹: ZTA, 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화규소(Si₃N₄)
  • 애플리케이션 설명: 고정밀 연료 분사 시스템은 높은 내마모성과 내식성을 필요로 합니다. 세라믹 노즐과 밸브 시트는 좁은 간격 내에서 장시간 작동할 수 있어 균일한 연료 분무와 단단한 밀봉을 보장합니다.
  • 장점: 높은 경도 및 내마모성, 내화학성, 다양한 항공 연료와의 호환성, 향상된 시스템 수명 및 안정성.
  • 실제 사례: 롤스로이스 AE 시리즈 엔진의 연료 시스템에 사용되는 정밀 세라믹 노즐, 민간 항공 지역 여객기에서 금속 부품을 대체하고 누출을 줄이기 위해 사용되는 ZTA 씰링 링.

그레이트 세라믹의 항공우주 역량

그레이트 세라믹 의 신뢰할 수 있는 공급업체입니다. 정밀 세라믹 가공 솔루션 그리고 맞춤형 고급 세라믹 부품 항공우주 산업의 요구 사항에 맞게 맞춤화되었습니다. 제공합니다:

  • 재료 선택 지원: 알루미나, 지르코니아, 질화규소, 질화알루미늄, SiC, ZTA, BN, MGC 등
  • 맞춤형 구성 요소 설계: 도면, 3D 모델 또는 고객 애플리케이션 요구 사항 기반
  • 고급 가공: CNC 연삭, 연마, 홀 드릴링, 슬롯 가공 및 표면 처리
  • 엄격한 공차: 최대 ±0.001mm의 정밀도
  • 프로토타이핑 및 소량 생산: 개발 및 테스트를 위한 신속한 제공
  • 표면 금속화 및 브레이징 서비스: 세라믹-금속 어셈블리용
  • 기판 준비: 레이저 절단 및 금속화가 적용된 AlN 및 알루미나 세라믹 기판

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자주 묻는 질문(FAQ)

A: 고온 안정성, 전기 절연 또는 경량화가 필요한 애플리케이션에 적합합니다, 금속을 능가하는 첨단 세라믹 강철이나 티타늄과 같은 소재입니다.

A: 통해 금속화 그리고 액티브 브레이징세라믹을 금속 하우징에 단단히 접착할 수 있어 하이브리드 어셈블리에 안정적으로 통합할 수 있습니다.

A: 질화 알루미늄(AlN) 은 우수한 열 전도성 그리고 낮은 유전체 손실.

A: 예, 많은 기술 도자기가 전시됩니다. 방사선 저항, 진공 안정성열 복원력를 사용하여 우주 임무에 이상적입니다.

A: 예, 고급 세라믹은 내열성, 기계적 무결성 및 환경 노출에 대한 엄격한 항공우주 테스트를 통과했습니다.

A: 기존 스틸 베어링에 비해 고속 성능, 내마모성, 마찰 감소를 제공합니다.

A: 다음을 제공합니다. 맞춤형 세라믹 설계, 정밀 가공, 표면 금속화애플리케이션 지원모두 항공우주 표준에 맞게 조정되었습니다.

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