輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料表面激光熔覆耐高溫、隔熱涂層研究.pdf

1、鈦合金和SiC纖維復(fù)合材料以其低密度、高比強、耐高溫等優(yōu)異性能而廣泛應(yīng)用于高超聲速飛行器熱端部件，但隨著高超聲速飛行器飛行速度的不斷提升使得高溫?zé)岫瞬考姆蹢l件面臨更加嚴苛的要求。為改善鈦合金在極高溫度下使用抗高溫氧化性能不足和SiC纖維復(fù)合材料換熱系數(shù)低極高溫度下易燒損的情形，通過在鈦合金和SiC纖維復(fù)合材料表面制備具有可耐極高溫度和隔熱性能的涂層將具備重要的工程價值。
　　本文利用激光熔覆技術(shù)在TC4鈦合金表面制備了不同Ti

2、添加量的Nb-Al-Ti高溫合金涂層。利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、電子探針等現(xiàn)代微觀檢測技術(shù)以及顯微硬度計、熱重分析儀等性能檢測設(shè)備，系統(tǒng)分析了Ti添加量對涂層微觀組織及性能的影響規(guī)律。同時利用等離子噴涂技術(shù)在SiC纖維復(fù)合材料表面制備了不同CeO2添加量的CeO2/Y2O3-ZrO2的隔熱涂層，并對涂層表面進行了激光上釉處理。利用以上微觀分析技術(shù)及高級傅里葉紅外變換光譜儀、隔熱性能測試裝置等性能檢測設(shè)備，系統(tǒng)分析CeO2添加量對

3、涂層組織形貌及性能的影響規(guī)律。
　　鈮合金以其高熔點、低密度、高溫強度大等特點，成為了替代鎳基、鈷基高溫合金及鋁系中間合金極有潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料之一，且通過合金化的方法加入Ti、Al等元素顯著改善了鈮合金的抗高溫氧化性能。研究表明，隨著Ti添加量的增加合金涂層依次形成了β-(Nb，Ti)樹枝晶+枝晶間Nb3Al和β-(Nb，Ti)樹枝晶+枝晶間Nb3Al+Nb2Al組織，且β-(Nb，Ti)樹枝晶的含量隨Ti添加量的增加逐漸降低，

4、而Nb3Al的含量先增加后降低再增加，當(dāng)Ti添加量超過23.0 at.％時，涂層中開始出現(xiàn)Nb2Al相，并隨Ti添加量的增加而增加。當(dāng)Ti添加量達到37.0 at.％時，Nb3Al的生長形態(tài)發(fā)生了變化。合金涂層的顯微硬度隨著Ti添加量的增加逐漸增加，受金屬間化合物數(shù)量和微觀偏析等因素的影響，當(dāng)Ti添加量為23.0 at.％時涂層具有最佳的抗高溫氧化性能。
　　(6％～8％Y2O3)-ZrO2熱障涂層材料以低熱導(dǎo)率、高熱膨脹系數(shù)等性

5、能廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域熱端部件，通過向涂層中加入不同含量的CeO2以期提升ZrO2高溫下的穩(wěn)定性進而提升涂層服役溫度。結(jié)果表明，隨著CeO2添加量的增加，噴涂態(tài)涂層中四方相ZrO2的含量逐漸增加，涂層表面孔隙及微觀裂紋數(shù)量減少，致密度提高;經(jīng)激光上釉處理后消除了表面的孔洞和裂紋，表面呈現(xiàn)均勻平整的玻璃狀，且隨著CeO2添加量的增加表面柱狀晶的尺寸逐漸減小。通過隔熱性能試驗表明，添加CeO2的涂層具有比傳統(tǒng)熱障涂層更好的隔熱性能，且隨著