船用铝合金与复合材料用防火材料导热系数研究

目的]随着铝合金和复合材料结构件规模化上舰,原有防火材料已无法满足新需求。鉴于此,研制的新型防火材料需获得合适的导热系数。方法]以标准耐火试验样件为研究对象,建立防火材料导热系数的算法。首先,使用无限大平板非稳态传热模型,进行空间-时域离散,实现耐火分隔传热过程的计算。其次,建立火场传热模型,对材料表面传热系数和发射率2个参数进行近似处理,并验证该近似处理对背火面温度的计算结果不产生明显影响。最后,通过分析铝合金、复合材料与钢材的高温力学差异,确定防火材料背火面温度的限值。通过导热系数的迭代,计算防火材料背火面温度,得到满足要求的导热系数。以陶瓷棉为例计算背火面温度,并与前人试验结果对比。结果]背火面温度的计算结果与试验结果相符,验证了所提算法的可靠性。利用此算法,得到该防火材料用于铝合金结构时,导热系数应不大于0.032 W·m~(-1)·K~(-1);用于复合材料结构时,应不大于0.020 W·m~(-1)·K~(-1)。结论]得到的导热系数可以为铝合金和复合材料结构用新型防火材料研制提供参考。