西北工业大学 超高温结构复合材料国防科技重点实验室, 纤维增强轻质复合材料陕西省重点实验室, 西安 710072
新一代高超声速飞行器热端部件服役温度不断提高, 对表面防护涂层的相稳定性和抗烧蚀性能提出了更高的要求。本工作针对传统过渡金属氧化物ZrO2、HfO2涂层开展高熵化设计, 采用高温固相反应结合超音速大气等离子喷涂制备(Hf0.125Zr0.125Sm0.25Er0.25Y0.25)O2-δ(M1R3O)、(Hf0.2Zr0.2Sm0.2Er0.2Y0.2)O2-δ(M2R3O)、(Hf0.25Zr0.25- Sm0.167Er0.167Y0.167)O2-δ(M3R3O)三种高熵氧化物涂层, 探究稀土组元含量对高熵氧化物涂层的相结构演变规律、相稳定性以及抗烧蚀性能的影响。M2R3O涂层和M3R3O涂层呈现优异的相稳定性和抗烧蚀性能, 涂层经热流密度为2.38~2.40 MW/m2的氧-乙炔焰烧蚀后仍保持物相结构稳定, 未发生固溶体分解或析出稀土组元。其中M2R3O涂层循环烧蚀180 s后的质量烧蚀率与线烧蚀率分别为0.01 mg/s和-1.16 μm/s, 相比M1R3O涂层(0.09 mg/s、-1.34 μm/s)以及M3R3O涂层(0.02 mg/s、-4.51 μm/s), 分别降低了88.9%、13.4%以及50.0%、74.3%, 表现出最优异的抗烧蚀性能。M2R3O涂层的抗烧蚀性能优异归因于其兼具较高的熔点(>2200 ℃)和较低的热导率((1.07±0.09) W/(m·K)), 使其有效防护内部的SiC过渡层以及C/C复合材料免受氧化损伤, 避免了界面SiO2相形成所导致的界面开裂。
高熵陶瓷 过渡金属氧化物 热喷涂 热防护涂层 抗烧蚀 C/C复合材料 high-entropy ceramic transition metal oxide thermal spray thermal protection coating ablation resistance C/C composite
1 大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院, 辽宁 大连 116026
2 广东海洋大学航海学院, 广东 湛江 524088
发射光谱研究是热喷涂等离子体诊断的一种重要的方法。通过使用发射光谱测量氩原子在763.51 nm 和772.42 nm 处谱线辐射强度的信息，采用双谱线法计算低压热喷涂等离子体射流的电子温度，研究氩气流量40 L/min、氢气流量15 L/min，不同的弧电流和不同的探测距离条件下，低压热喷涂等离子体射流中电子温度的变化情况。通过使用Hβ 谱线的Stark 展宽计算热喷涂等离子体射流的电子密度，研究不同探测距离对电子密度的影响。结果表明，电子温度随等离子体功率的增加而增加，同时也发现随着距喷枪出口轴向探测距离的增加（150~450 mm），电子温度逐渐减小；当探测距离从100 mm 增加时等离子体的电子密度显著下降，随后，电子密度变化不大。
光谱学 热喷涂 等离子体射流 发射光谱 电子温度 电子密度 激光与光电子学进展
2015, 52(4): 043001
1 大连海事大学 交通运输装备与海洋工程学院, 辽宁 大连 116026
2 广东海洋大学 航海学院, 广东 湛江 524088
采用原子发射光谱仪研究低压直流电弧热喷涂等离子体射流的特性。利用Stark展宽法采集Hβ谱线, 使用其Δλ1/2来计算等离子射流中的电子密度, 研究了氢气流量、输入功率和探测距离对等离子体射流中电子密度的影响。使用Saha方程计算热等离子体的电离程度, 研究了功率/氢气流量与等离子体电离程度的关系。结果表明: 电子密度和电离程度随着电流强度的增大而增加; 氢气流量增加可以明显提高等离子体射流的能量, 但对电离程度影响不大。
热喷涂等离子体 发射光谱 电离程度 电子密度 thermal spray plasma emission spectroscopy degree of ionization electron number density
