图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral PresentationTiAl-Nb表面ZrC/ZrO2/HfC纳米粒子改性微弧氧化复合陶瓷涂层构建及抗烧蚀性能

编号：282 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-16 23:24:01 浏览：67次收藏取消收藏

2024-05-12 18:05

15min

[I1] 论坛8：腐蚀与防护技术A [I1-2] 论坛8A下午

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摘要

针对高超声速飞行器金属热防护系统用轻质热结构材料TiAl-Nb合金因抗高温烧蚀性能差而严重制约其应用范围的关键问题，本文提出采用一步微弧氧化-纳米粒子同步沉积烧结技术在TiAl-Nb合金表面分别构建ZrC-ZrO₂、HfC-HfO₂-SiO₂和HfSi₂-HfO₂-SiO₂体系纳米粒子改性复合陶瓷涂层。通过分析纳米粒子改性复合涂层的物相组成与组织结构，揭示微弧氧化-纳米粒子同步沉积烧结复合涂层形成机理；对比研究不同体系涂层的抗烧蚀性能，结合高温烧蚀环境下的组织结构的演变规律，阐明复合涂层的烧蚀强化机制。结果表明，不同体系涂层厚度与生长速率均显著高于传统微弧氧化涂层，纳米粒子通过反应共沉积方式进入涂层中，且主要分布于涂层外层。在1000℃下烧蚀360s后，合金基体与微弧氧化涂层均发生剥落，面积比率分别为17.88%和2.83%，而ZrC-ZrO₂、HfC-HfO₂-SiO₂和HfSi₂-HfO₂-SiO₂体系纳米粒子改性复合陶瓷涂层表面保持完好，归因于ZrC、HfC、HfSi₂及对应氧化物的高熔点和优异的韧性，使其能够吸收热冲击引起的应力，抑制裂纹的形成。玻璃相SiO₂可弥补空隙与裂纹，且烧蚀过程中产生的HfSiO₄骨架结构可进一步提高非晶相的稳定性，有效阻止氧向金属基体的扩散，表现出优异的抗烧蚀性能。