改性纤维增强氧化锆基热障厚涂层性能研究

发布时间：2020-04-20 23:29

【摘要】：研究了以本实验室提出的具有“钢筋混凝土结构”的纤维缠绕复合热障厚涂层,通过对复合涂层的微观纤维涂涂层结合截面形貌和力学性能的分析得出复合涂层纤维与涂层结合不紧密,存在纤维“空悬”涂层的现象,从而导致纤维无法良好发挥为涂层提供紧固力、分担涂层内部应力、改善涂层性能的作用。为充分发挥涂层“钢筋混凝土结构”的结构效能,提出在涂层中加入改性纤维以改善纤维与涂层结合效果。实验研究了纤维改性处理工艺,通过对比不同工艺制备的改性纤维的表面形貌、力学性能和喷涂适性这三种与纤维增韧涂层密切相关的方面,发现了采用纤维450℃真空脱胶后在HF酸/浓硝酸(4:6)混合液中煮沸1h制备的改性纤维,性能优越,且与涂层的结合良好,确定为纤维改性的工艺。实验采用10%SiO_2/ZrO_2的复合团聚粉末进行喷涂。SiO_2材料的加入能够提高熔滴延展性能,减小纤维在熔融液滴沉积过程中所受到的冲击,对纤维起到保护作用,有利于纤维缠绕涂层的制备成型;同时SiO_2本身具备的良好成膜性对涂层材料和纤维的结合起到润湿作用,有助于两者之间的紧密结合从而提高涂层性能。本实验采用对比分析的方法,对传统YSZ隔热涂层、SiC纤维增强的隔热复合涂层(SF-YSZ)和改性SiC纤维增强的隔热复合涂层(改性SF-YSZ)进行综合分析。结果表明,由于改性纤维的加入,改性SF-YSZ隔热涂层的断裂韧性达到2.28MPa m,相比于SF-YSZ隔热涂层提高约30%;在热震性能方面具有优越性,涂层厚度4mm时涂层平均热震循环寿命提高至48.7次;涂层的极限厚度提升至4.8mm,隔热温度△T由524K提升至578K。改性纤维通过改善纤维与涂层材料的结合效果来对涂层整体性能产生影响,主要表现为提高涂层断裂韧性,降低孔隙率,提高热震性能,提高涂层极限厚度从而弥补由孔隙率降低对隔热性能的影响,使涂层在隔热性能方面有所提高。通过分析可知改性纤维加入涂层达到了预期改善涂层与纤维结合强度的目标,使得原本较松散“钢筋混凝土结构”进一步发挥其结构效能。
【图文】：

对于本实验，制备热障厚涂层，纤减，因此从涂层整体增韧考虑，需多层缠绕，力学作用，涂层结构与纤维缠绕间距示意图如图 2-1 复合涂层结构示意图ig.2-1 Schematic diagram of composite coating s

结构设计式对涂层进行分析，纤维缠绕涂层内部所受纤维方成反比。对于本实验，制备热障厚涂层，，纤维减，因此从涂层整体增韧考虑，需多层缠绕，力学作用，涂层结构与纤维缠绕间距示意图如
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33

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本文编号：2635083