鈦合金表面高溫高發(fā)射率膜層的制備及剪切性能研究.pdf

1、飛行器蒙皮在高速飛行時(shí)與大氣發(fā)生劇烈摩擦產(chǎn)生大量的熱量，使飛行器表面溫度升高。過(guò)高的溫度對(duì)飛行器本身的材料性能帶來(lái)不利的影響，材料的高溫氧化是飛行器面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。高發(fā)射率熱防護(hù)涂層能夠有效的解決飛行器在高速飛行時(shí)所產(chǎn)生的熱量及熱氧化等問(wèn)題，從而保證飛行器材料的穩(wěn)定性。
　　本文在磷酸三鈉為主鹽的電解液體系中，通過(guò)添加過(guò)渡金屬鹽類和碳化硅納米粒子，采用微弧氧化的方法在Ti-6Al-4V合金表面原位生長(zhǎng)高發(fā)射率陶瓷膜層。研究了不

2、同添加物對(duì)膜層紅外發(fā)射率的影響，并選擇硫酸亞鐵、乙酸鈷、乙酸鎳及碳化硅納米粒子為添加物做進(jìn)一步研究，考查其濃度對(duì)膜層結(jié)構(gòu)、組成、剪切結(jié)合強(qiáng)度以及發(fā)射率的影響。分析了膜層與基體剪切強(qiáng)度的變化規(guī)律，以及影響膜層發(fā)射率的關(guān)鍵因素。
　　利用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線散射能譜儀（EDS）及X射線衍射儀（XRD）等測(cè)試技術(shù)研究了陶瓷膜的表面形貌和物相組成；采用剪切強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)試膜層與基體的結(jié)合強(qiáng)度及光譜發(fā)射率測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試膜層的紅外發(fā)射率

3、。
　　結(jié)果表明，微弧氧化技術(shù)制備的陶瓷膜層的組成、結(jié)構(gòu)與電解液的濃度等參數(shù)有關(guān)。陶瓷膜層主要由金紅石相及銳鈦礦相TiO2組成。隨著電解液中添加離子(粒子)濃度的增大，膜層中金紅石相TiO2明顯增加。陶瓷膜層的厚度隨反應(yīng)時(shí)間先增大后減??；膜層剪切強(qiáng)度隨電解液濃度的增大先增大后減小，膜層與基體界面相互咬合，凹凸不平，具有冶金結(jié)合的特征。膜層中硅、鐵、鎳和鈷元素的含量隨電解液濃度的增大而增加。
　　電解液中添加乙酸鈷對(duì)膜層的發(fā)射