SiC纖維強化ZrO2基熱障燒蝕復合厚涂層的設計與研究.pdf

1、以復合梁模型和拉梅方程為基礎，結(jié)合熔滴沉積過程，提出了涂層應力模型，并采用該模型分析了涂層的殘余應力。分析認為回轉(zhuǎn)體涂層比平面涂層更適合制備厚涂層；經(jīng)實驗驗證，實驗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。
　　分析應力模型得出，纖維纏繞產(chǎn)生的徑向壓應力抑制了裂紋的擴展，可以顯著地提高了涂層的結(jié)合強度和極限厚度；連續(xù)纖維增韌模型表明，連續(xù)纖維對裂紋的終止和偏轉(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。
　　基于纖維的力學性能和耐高溫性能考慮，實驗選擇SiC纖維作為復合涂層的連續(xù)增強體；根據(jù)應力模型和纖維性質(zhì)，將纖維纏繞熱障燒蝕復合厚涂層設計成多層纖維堆疊的復合結(jié)構(gòu)。
　　實驗研究了燒蝕材料對等離子噴涂工藝的適應性，結(jié)果表明POB和Cu不宜用來制備復合厚涂層。n-ZrO2粉末沉積厚度僅6.8μm，涂層在力學性能測試中從內(nèi)部斷裂，內(nèi)聚力較差，結(jié)合強度僅9.37MPa，不適合制備厚涂層；粒徑30~40μm的μ-Z

3、rO2粉末沉積厚度達到24.0μm，涂層結(jié)合強度達到19.5MPa，內(nèi)聚力較強，同時在600℃下有低至0.54W/m·K的熱導率；綜合涂層力學性能、沉積效率、隔熱能力等因素，實驗選擇粒徑30~40μm的微米氧化鋯粉末作為制備復合涂層的材料。
　　實驗采用10％SiO2/ZrO2復合粉末制備纖維保護層。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作用；同時SiO2良好的成膜性能改善了纖維