● 摘要
摘 要红外高发射率陶瓷涂层因其热辐射能力强、耐高温、抗氧化等特点，在可重复使用航天运载器热防护系统表面有大量应用。其作用是将航天器表面的热量及时向外界环境辐射出去，以降低航天器表面温度，从而保护内部器件。本论文针对金属热防护系统表面高发射率涂层的研制进行初步了探索。论文研究以提高金属表面红外高发射涂层抗热震性能为目的，通过采用复合溶胶制备技术，开发出具有高发射率的热防护系统表面涂层，同时要求该涂层的抗热震性能以及与基材的结合强度等满足实际应用需求。在论文研究过程中，首先分析了基材的表面组成，在此基础上初步确定了复合溶胶的组成和含量；同时，考察了前驱体溶液浓度和pH值对镍铬复合溶胶稳定性的影响；通过在溶胶中掺杂纳米碳化硅得到高发射率涂料，在镍基高温合金上用大气喷涂法制备了NiO-Cr2O3-SiC涂层；采用HWF-1辐射测试仪测试了涂层发射率，其对应涂层常温最高发射率可达0.96，然后考察了涂层厚度、热处理温度等对涂层发射率的影响；接下来进一步考察了涂层的抗热震性能，与已有的氧化铝作为粘结剂的涂层比较；最后，为了进一步提高涂层的抗热震性能，采用等离子技术喷涂过渡层，再在过渡层上用空气喷涂法涂覆高发射率涂料，在PM1000合金表面制备了一系列不同过渡层和表面层的复合涂层，比较其抗热震性能。本论文在合成了稳定镍-复合溶胶的基础上，制备了NiO-Cr2O3-SiC高发射率涂层，热循环试验结果表明，其抗热震性能明显好于Al2O3-SiC；然后通过增加等离子过渡层，进一步提高了涂层的抗热震性能，经过对过渡层-表面层体系结构的优化，得到了几种抗热震性很好的高发射率涂层，涂层在1000℃高温下，保温50min，冷却10min的热循环条件下，可经历27次热循环不脱落，满足了应用要求。关键词：红外，高发射率，涂层，等离子喷涂，抗热震性