重型运载火箭发动机涡轮部件富氧燃气通道高温防护涂层技术研究

发布时间：2021-12-22 00:53

　　针对液体火箭发动机富氧燃气通道的传统搪瓷涂层在高温、高压、高速燃气冲刷工作环境下存在的开裂和脱落问题,对金属陶瓷复合涂层进行了高温氧化防护技术研究。采用喷涂和真空烧结工艺在高温合金基材表面制备了金属陶瓷复合涂层,对其组织结构、物理特性和高温抗氧化、热震、抗火焰冲刷性能进行了分析和试验。结果表明,金属陶瓷复合涂层通过真空热扩散形成了多孔组织,在1000℃氧化和冷热交变环境下表现出优异的抗氧化、抗热震性能,能够承受1100℃、1马赫燃气冲刷。 

【文章来源】：载人航天. 2020,26(01)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

金属陶瓷复合涂层微观形貌

涂层XRD谱如图2所示,复合涂层中存在γ-Ni、Cr、ZrO2和Ba(Si2O5)的晶体相,没有明显的非晶衍射峰。分析认为,真空热扩散过程中金属和陶瓷未参与玻璃粘结剂的软化和致密化,各组分物理属性在复合涂层中均得到保留。由于涂层烧结温度高于镍再结晶温度710 ℃,烧结过程中镍晶粒迅速长大,晶界晶格畸变增加,能量下降,促进了涂层中镍的扩散连接以及涂层与镍层、镍层与基材的扩散连接,使涂层中形成具有一定网络结构的金属骨架,并在层间形成牢固的冶金结合;另外,涂层中所加Cr的晶格常数(2.8846)比镍的晶格常数(3.5236)小,且其体心立方八面体结构的间隙数与原子数之比较Ni的面心立方八面体结构的小许多,铬在镍中扩散极快,促进了网格的连接和强度[4]。

冲击试验后冲击区域涂层出现直径约3 mm、深度约1 mm的凹坑变形,变形区域及其边缘涂层未出现任何的开裂、脱落痕迹,如图4所示。图4 冲击变形后涂层宏观形貌

【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基高温合金上双层搪瓷-陶瓷复合涂层1000℃氧化机理[J]. 沈明礼,朱圣龙,王福会.  腐蚀科学与防护技术. 2012(01)
[2]中国重型运载火箭动力系统研究[J]. 谭永华.  火箭推进. 2011(01)
[3]载人登月主动力——大推力液氧煤油发动机研究[J]. 李斌,栾希亭,张小平.  载人航天. 2011(01)



本文编号：3545479