烧蚀涂料,是为了包管受;げ吩诟呶虑樾蜗虏皇芑蚪档陀跋於褂玫墓π酝苛。在高温情形下,烧蚀型涂料以消耗质料自身来吸收大宗的热量,从而阻止热量传导到质料的内部结构中。烧蚀涂料在航天航空、军工武器、特种装备等领域有着普遍且主要的应用。
烧蚀防护是指在热流情形中,涂层能够爆发剖析、熔化、升华等多种吸收热能的物理化学转变,通过质料自身的质量损失消耗带走大宗热量,以抵达阻止热撒播入结构内部的目的。
涂料涂层的烧蚀可分为外貌烧蚀和体积烧蚀:外貌烧蚀指爆发在涂层外貌的烧蚀,主要包括外貌质料与情形气流的热化学反应、质料的熔化、升华、高速粒子撞击(侵蚀)及机械剥蚀引起的质量损失;体积烧蚀指结构内部质料在较低温度(相关于外貌烧蚀而言)下因热化学反应导致的质量损失。
在热流情形中,热量被涂层质料吸收并向内部转达;随着热量一直传入,温度逐渐升高,当抵达剖析、熔化、汽化或升华温度时,涂层质料因相变吸收大宗热量。同时,质料外貌及相变产品与附面层内的空气爆发化学反应,形成一个温度较低的气态层。这层气体向附面层扩散时还要吸收一部分热量,并且扩散增大了附面层厚度,使其平均温度降低,从而显著降低向外貌的热扩散,有用镌汰流向被防护基体的热量。
2. 烧蚀涂料需具备的性能
从烧蚀涂料的热防护机理不难看出,烧蚀涂料需具备以下几点性能:
(1) 成炭率高,烧蚀后能形成致密的炭层;
(2) 相变历程中能量消耗大,烧蚀破损历程中热量消耗高;
(3) 有一定的机械强度,耐烧蚀、抗燃气流冲洗力强;
(4) 具有一定的韧性,足以遭受烧蚀历程中被防护部位的膨胀和热循环应变;
(5) 涂层的附着力好,阻止使用历程中爆发脱落。
3. 烧蚀涂料的选材与应用
基体质料和填料,是烧蚀涂料的主要组成部分,它们的选择影响着烧蚀涂料的整体性能与各项参数。
从基体质料上来看,现在有机烧蚀涂料主要可分为碳基烧蚀涂料和硅基烧蚀涂料。碳基烧蚀涂料主要以环氧树脂、酚醛树脂为基体,这类涂料保存烧蚀速率快、质脆易剥蚀等问题;硅基烧蚀涂料主要以硅橡胶、硅树脂为基体,普遍保存与底材黏接性能差、易剥离的问题。因此需对基体质料举行改性,使其兼具烧蚀速率低、黏接性能好等特点。对此,差别科研团队划分推出了共混环氧改性有机硅树脂、环氧改性乙烯基硅橡胶、硼酚醛树脂等多种刷新后的基体质料,在耐烧蚀性、韧性、隔热效果、附着力、炭化效果等多个参数上取得了显着的突破。
烧蚀涂料的填料,需具备较低的密度、一定的反应性及均质稳固性,同时还应与基体质料具有较好的匹配性。石棉纤维、二氧化硅、氮化硼、金属氧化物(氧化铝、二氧化锆、钛白粉)、炭黑、玻璃纤维粉、碳化硅等多种耐高温、耐烧蚀质料,均已被研究作为烧蚀涂料填料。这些填料不但可以增添涂层的耐高温性、隔热性和机械强度,还可刷新涂层在经受燃气流冲洗时的外貌状态,增添高温吸热反应。这其中,纳米手艺的赋能也为填料提供了更多样化、高性能的选择,在抗激光烧蚀、载人航行、舱体外壳、发念头内壁等多种应用场景下取得了较好的试验效果。
别的,烧蚀涂料的复合涂层结构近些年也受到了科研关注。将有机涂层和无机涂层或差别性能的有机涂层举行复合使用,可以有用提高涂层的整体防护能力。有些具备耐烧蚀和防腐功效的复合涂层,不但为舰载机、舰载导弹提供了清静优异的使用场景,还能对舰船的海洋侵蚀起到很好的防护效果。