资源描述：
《高温抗氧化铱涂层改性技术研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、高温抗氧化铱涂层改性技术研究进展杜广报摇摇白书欣摇摇朱利安摇摇张摇虹摇摇叶益聪(国防科技大学摇长沙摇410073)文摇摘摇针对Ir涂层的应用背景,分析了目前Ir涂层存在的问题及其对涂层服役性能的影响,在此基础上综述了Ir涂层的三类主要改性技术,并对Ir涂层改性技术的发展进行了展望。关键词摇Ir涂层,改性,高温,抗氧化性中图分类号:TB35DOI:10.12044/j.issn.1007-2330.2017.02.002RecentProgressinModificationTechnologyofHighTemperatureOxidationResistantIrid
2、iumCoatingDUGuangbao摇摇BAIShuxin摇摇ZHULi爷an摇摇ZHANGHong摇摇YEYicong(NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha摇410073)Abstract摇Inthispaper,theproblemsofiridiumcoatinginapplicationandtheirimpactonthecurrentperform鄄anceofthecoatingservicewereanalyzed,threemaintypesofmodifiediridiumcoatingte
3、chnologyandiridiumcoatingmodificationtechnologydevelopmentinthefuturewerediscussed.Keywords摇Iridiumcoating,Modification,High-temperature,Oxidation-resistant0摇引言化涂层,Re为基体的Ir/Re推力室是目前使用温度姿态及轨道控制发动机是运载火箭末级、导弹弹最高、比冲性能最好的液体双组元发动机推力室,其头和各类航天器等的重要组成部分。目前广泛应用最高工作温度和比冲分别为2200益和325s,已成功的双组元液体火箭发动机
4、,常用推进剂为N2O4和肼用于美国休斯公司的601HP卫星推进系统上。类燃料,具有比冲高、寿命长、脉冲重复性能好等优[1]点。难熔金属凭借其优异的高温力学性能广泛应用于该类发动机推力室,然而单纯的难熔金属难以满足发动机推力室的使用要求,因为发动机推力室内燃料燃烧温度高达2700益,即使在内壁采用了液膜冷却,其工作温度仍高于1000益,考虑到推进剂燃烧后产生的氧化氛围,难熔金属在此环境下极易发生氧[2]化。在难熔金属表面涂覆高温抗氧化涂层是解决[3-4]上述问题的有效方法。图1为部分材料的氧渗透率随温度变化的情况,Ir具有极低的氧渗透率,且随温度升高基本保持不变。据估算,
5、在1800益时,1滋m的Ir抗氧渗透性相图1摇部分材料氧渗透率随温度变化的情况[5]当于1mm的SiO2;因此Ir被认为是目前1800益以Fig.1摇Changeofoxygenpermeabilityofsome上最理想的高温抗氧化涂层材料之一。以Ir为抗氧materialswithtemperature收稿日期:2016-10-10基金项目:国家自然科学基金(51371196/E0104,51501224/E011002);湖南省高校科技创新团队支持计划第一作者简介:杜广报,1992年出生,硕士,主要从事难熔金属方面的研究。E-mail:duguangzai@126
6、.com宇航材料工艺摇摇http:椅www.yhclgy.com摇摇2017年摇第2期—5—虽然Ir涂层因为极低的氧渗透率而被应用于高目前已开展的Ir涂层的改性方法主要有三种:Ir温抗氧化涂层,然而纯Ir在使用时仍然存在一些问涂层自身组织结构的优化、Ir涂层表面外覆陶瓷涂层题,对其使用寿命产生较大影响。和Ir涂层表面合金化。(1)高温氧化挥发问题。研究表明,当温度高于1.1摇Ir涂层自身组织结构的优化1100益时,纯Ir无法形成稳定的保护性氧化膜,而是目前Ir涂层的主要制备方法包括磁控溅射、化[6]直接氧化形成气态的IrO和IrO,导致涂层持续挥学气相沉积、金属有机物化
7、学气相沉积、熔盐电沉积23发减薄,1965益时Ir在空气中的氧化挥发速率约为和双辉等离子法等,这些方法制备的Ir涂层具有不[7]35滋m/h,因此,在高温氧化性环境中使用时,Ir涂同的晶粒尺寸、表面粗糙度和择优取向等,但其共同[13-18]层的氧化挥发是影响其使用寿命的重要因素。点在于涂层晶粒结构均为柱状晶组织。柱状晶(2)推进剂的冷端腐蚀问题。在以NO和一甲组织的Ir涂层晶界基本垂直于基体表面,为氧元素24基肼为推进剂的双组元液体火箭发动机中,推力室内和基体元素提供了几乎最短的扩散路径,导致涂层实壁靠近喷注器的低温部位(即冷端)易发生腐
