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YSZ-W复合涂层

时间:2020-05-09 21:06:02  来源:  作者:

 

近年来,为进一步降低导弹飞行过程中的附加阻力,“消熔舵技术”逐渐进入了人们的视野。消熔舵是一种由特殊材料制成的燃气舵,当完成服役要求后,舵体材料能够在高温下自行熔化,从而达到减重减阻的目的。其中TC4 凭借优良的高温力学性能和机械加工性能成为制备消熔舵的理想材料。但由于燃气舵所处的服役环境十分恶劣,需要在服役过程中经受高温(2000~3000 K)、超音速(2~4 Ma)燃流的冲刷,因此需要在舵体表面制备性能优良的抗烧蚀涂层以避免其过早烧损失效。氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)作为传统的热防护材料具有高熔点(2750±50 ℃)、高硬度(12±2 GPa)、低热导率(<2Wm1K1)等特点,同时YSZTC4具有良好的热匹配性,因此具有成为消熔舵抗烧蚀涂层的潜力;但YSZ 存在断裂韧性较低(1.13~1.35 MPa·m1/2)的缺点,易在燃流的冲刷下剥落失效。研究表明,向ZrCAl2O3 等陶瓷材料中添加适量的WAu 等金属第二相可有效提高其断裂韧性,从而提升涂层在超音速燃流冲刷下的抗烧蚀性能,但目前国内外关于通过添加第二相的方法提升YSZ 抗烧蚀性能的报道甚少。笔者拟在TC4 基体表面制备YSZ-W 复合涂层,并对其抗烧蚀性能进行考核,初步探究YSZ-W 复合涂层在超音速燃流中的响应机制。在TC4表面制备均匀致密的YSZ-20%W(体积分数,ZW2)复合涂层以提高其抗烧蚀性能,并对其在超音速燃流中的烧蚀响应机制进行初步探究。以8YSZW粉为原料,采用喷雾干燥-真空烧结工艺制备喷涂用ZW2 复合粉末;利用大气等离子喷涂技术(APS)制备ZW2 复合涂层;采用超音速火焰冲刷法(SCF)测试涂层的抗烧蚀性能。利用APS 工艺可以制备均匀致密的ZW2 复合涂层,真空烧结处理提高了ZW2 复合粉末的APS 工艺适应性;ZW2 涂层有效地提高了TC4的抗烧蚀性能,烧蚀过程中低熔点WO3 的形成缓解了烧蚀过程中涂层内部的热应力,从而避免了涂层提前剥落失效。

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