铝合金表面等离子喷涂陶瓷—金属复合热防护涂层及其性能研究

发布时间：2025-05-27 01:49

　　新型航空动力系统是一种执行短程飞行作业的动力装置,其设计具有体积小、质量轻、速度快及瞬时推进性能强的特点。7A04-T6轻质超高强铝合金是制备新型航空动力用固体火箭发动机燃烧室壳体的优选材料,该材料具备加工塑形好、比强度高及散热性能优异等优势特征,但该材料的热强度低,在发动机燃烧室高频热流的持续冲刷作用下,铝合金制壳体易发生鼓包、变形等壁面缺陷。采用等离子喷涂工艺在高温构件表面上制备的热防护涂层,可在保持材料原始力学性能的同时,显著提升构件的热防护性能。然而现阶段制约等离子喷涂技术在新型航空动力用固体火箭发动机燃烧室铝合金制壳体应用的主要技术瓶颈为铝合金表面热防护涂层的力学强度及热防护性能难以满足工程指标要求。本文深入开展铝合金表面陶瓷-金属复合热防护涂层等离子喷涂技术的研究,重点解决涂层结合强度低及抗热震性能差的问题,研究结果可为铝合金表面高性能热防护涂层的制备提供数据支撑。本文的主要工作有:首先,开展气体流量对等离子喷涂Mo涂层微观特性及力学性能的影响规律研究。结果表明:不同气体流量参数下制备Mo涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粒子。伴随着气体流量的增大,熔融态的粉末粒子数量逐渐减少...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2氧化锆在不同温度下的物相结构

氧化锆（ZrO2）被广泛应用于热防护涂层的面层材料,这是由于该材料具备高熔点（2680℃）、低导热（2.3～2.7W·m-1·K-1）以及热膨胀系数匹配程度高的特点。图1-2给出了ZrO2在不同温度下的物相结构。如图所示,ZrO2存在三种不同的稳定相结构,当温度发生变化时,....

图1-3等离子喷涂原理示意图

等离子喷涂是一种以刚性非转移型电弧为热源的功能涂层制备工艺,是现阶段热防护涂层制备效率最高、应用最广泛的工艺手段之一。图1-3给出了等离子喷涂的原理示意图。高温等离子射流将喷涂粉末加热,使粉末粒子以极高的速度撞击在基材或已沉积的涂层表面后,随即发生沉积、铺展,形成层片状结构的涂层....

图1-4涂层过热引起的内拱缺陷

5、喷涂作业过程中的强光、强噪音及高粉尘环境,会对作业人员的健康造成威胁。1.3等离子喷涂YSZ热防护涂层的研究现状

图1-5技术路线

第三部分,基于Mo及8YSZ涂层等离子喷涂工艺参数的研究基础,在铝合金表面制备Mo/8YSZ复合热防护涂层。采用扫描电镜分析表征涂层的微观特性;采用显微硬度计分析表征涂层的显微硬度;采用万能力学试验机分析表征涂层的结合性能;采用热重/差热分析仪、激光热导仪、快速升温高温热震炉及涂....

本文编号：4047315