SiC纖維強(qiáng)化ZrO2基熱障燒蝕復(fù)合厚涂層的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、以復(fù)合梁模型和拉梅方程為基礎(chǔ)，結(jié)合熔滴沉積過程，提出了涂層應(yīng)力模型，并采用該模型分析了涂層的殘余應(yīng)力。分析認(rèn)為回轉(zhuǎn)體涂層比平面涂層更適合制備厚涂層；經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)室條件下制備的平面涂層和回轉(zhuǎn)體涂層的最大厚度分別為1.8mm和2.5mm。
　　分析應(yīng)力模型得出，纖維纏繞產(chǎn)生的徑向壓應(yīng)力抑制了裂紋的擴(kuò)展，可以顯著地提高了涂層的結(jié)合強(qiáng)度和極限厚度；連續(xù)纖維增韌模型表明，連續(xù)纖維對(duì)裂紋的終止和偏轉(zhuǎn)作用將明顯改善涂層性能，特別是涂層的內(nèi)聚

2、力將大大增加。
　　基于纖維的力學(xué)性能和耐高溫性能考慮，實(shí)驗(yàn)選擇SiC纖維作為復(fù)合涂層的連續(xù)增強(qiáng)體；根據(jù)應(yīng)力模型和纖維性質(zhì)，將纖維纏繞熱障燒蝕復(fù)合厚涂層設(shè)計(jì)成多層纖維堆疊的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
　　實(shí)驗(yàn)研究了燒蝕材料對(duì)等離子噴涂工藝的適應(yīng)性，結(jié)果表明POB和Cu不宜用來制備復(fù)合厚涂層。n-ZrO2粉末沉積厚度僅6.8μm，涂層在力學(xué)性能測(cè)試中從內(nèi)部斷裂，內(nèi)聚力較差，結(jié)合強(qiáng)度僅9.37MPa，不適合制備厚涂層；粒徑30~40μm的μ-Z

3、rO2粉末沉積厚度達(dá)到24.0μm，涂層結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到19.5MPa，內(nèi)聚力較強(qiáng)，同時(shí)在600℃下有低至0.54W/m·K的熱導(dǎo)率；綜合涂層力學(xué)性能、沉積效率、隔熱能力等因素，實(shí)驗(yàn)選擇粒徑30~40μm的微米氧化鋯粉末作為制備復(fù)合涂層的材料。
　　實(shí)驗(yàn)采用10％SiO2/ZrO2復(fù)合粉末制備纖維保護(hù)層。SiO2的加入提高了熔滴的液相含量，減小了纖維在沉積過程中受到的沖擊，起到了良好的纖維保護(hù)作用；同時(shí)SiO2良好的成膜性能改善了纖維