SiO2f-SiO2復(fù)合材料表面高溫高發(fā)射率紅外輻射涂層的制備與研究.pdf

1、熱防護(hù)系統(tǒng)（TPS）是航天飛行器的重要結(jié)構(gòu)，保護(hù)飛行器以高速穿越大氣層時(shí)避免破壞與燒毀。本文以航天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)為研究背景，在石英纖維增強(qiáng)石英復(fù)合材料表面制備高發(fā)射率紅外輻射涂層，提高熱防護(hù)系統(tǒng)的防隔熱效率。
　　本文以熱膨脹系數(shù)較低的SiO2為基料，F(xiàn)e2O3、Cr2O3為主要輻射劑，MnO2、Co2O3、NiO為高輻射添加劑，采用噴霧干燥法制備團(tuán)聚粉末，運(yùn)用等離子噴涂技術(shù)制備高發(fā)射率紅外輻射涂層。通過(guò)探究確定了基料與主要輻射

2、劑以及主要輻射劑之間的最佳比例，獲得了既具有較高發(fā)射率，又具有優(yōu)異抗熱震性能的涂層體系。
　　采用噴霧干燥方法制備的粉末，各組分之間僅為簡(jiǎn)單的物理粘結(jié)作用，需要對(duì)粉末進(jìn)行焙燒，以獲得良好高溫穩(wěn)定性和較高紅外輻射率的尖晶石相。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定粉末的焙燒溫度為1250℃，焙燒時(shí)間為半個(gè)小時(shí)。經(jīng)噴霧干燥制備后的粉末在焙燒前后都呈球狀，經(jīng)過(guò)焙燒后粒徑變大，流動(dòng)性有所降低，但能夠滿足等離子噴涂工藝的要求。
　　等離子噴涂后的涂層與焙燒粉末

3、的高輻射相成分相同，都是混合尖晶石結(jié)構(gòu)，但是尖晶石結(jié)構(gòu)的結(jié)晶度降低。對(duì)于相同成分主要輻射劑只含有Cr2O3的A、B、C樣品，涂層在3~5μm波段發(fā)射率在0.71~0.79之間；在1~22μm發(fā)射率較高，在0.80~0.87之間；隨著主要輻射劑 Cr2O3含量的降低，涂層在短波段和全波段的發(fā)射率逐漸降低。對(duì)于相同成分主要輻射劑含有Cr2O3、Fe2O3兩種成分的D、E、F樣，涂層在3~5μm波段發(fā)射率明顯提高，在0.80~0.83之間；在