成果簡介：
7A04-T6輕質超高強鋁合金是制備新型航空動力用固體火箭發動機燃燒室殼體的優選材料，該材料具備加工塑形好、比強度高及散熱性能優異等優勢特征，但該材料的熱強度低，在發動機燃燒室高頻熱流的持續沖刷作用下，鋁合金制殼體易發生鼓包、變形等壁面缺陷。采用等離子噴涂技術在新型航空動力固體火箭發動機燃燒室鋁合金制殼體內壁制備的熱防護涂層，顯著提升了發動機殼體的熱防護效果，解決了傳統固體火箭發動機用消融材料燃燒產生的凝相粒子高頻熱沖擊及煙霧燒蝕問題，進一步提升了新型航空動力的安全性能，因此等離子噴涂技術被認為是一種提升固體火箭發動機燃燒室殼體熱防護性能的新型防護工藝手段。采用等離子噴涂技術在鋁合金制殼體內壁制備熱防護涂層需突破兩個關鍵技術：其一，熱防護涂層的陶瓷面層材料的熱導率及熱膨脹系數小，而鋁合金材料的熱導率及熱膨脹系數大。由于基材與陶瓷面層材料的熱物理性能參數差異過大，這就導致了在熱防護涂層的制備過程中，一方面會在涂層與鋁合金基材的界面形成過大的溫度梯度及層間熱應力，另一方面會因鋁合金基材與陶瓷面層材料的膨脹、收縮變形不協調導致涂層系統產生過大的熱應力，這均會影響等離子噴涂制備的涂層的可靠性。其二，新型航空動力發動機鋁合金制殼體存在小內孔、深圓筒的結構特征，殼體內壁涂層容易形成具有自身特殊性的非典型缺陷。在殼體內壁開展噴涂作業時，喂料粉末的沉積效率降低，容易形成大量未沉積的浮粉;而深筒內部的低對流特性并不利于浮粉的排出;在噴涂過程中筒體高速旋轉產生的離心力將迫使浮粉吸附于筒體內壁，被裹挾入持續沉積的涂層中，形成大量的“假沉積”缺陷，進而降低涂層的抗熱震性能。本研究的主要工作有：首先，調控等離子噴涂參數對噴涂Mo涂層微觀特性及力學性能影響的優化研究。其次，優化等離子噴涂8YSZ涂層參數。
最后，基于復合涂層綜合性能調控基礎上，優化了基于Mo粘結底層及8YSZ陶瓷面層復合涂層的力學性能，并通過力學性能實驗、抗燃氣沖刷實驗、抗熱震實驗考核，并在新型航空動力用固體火箭發動機鋁合金制殼體內壁成功制備了Mo/8YSZ復合熱防護涂層，涂層表現出優良的綜合力學性能及熱強度。
應用案例 ：
采用優化的方法已經在新型航空動力用固體火箭發動機燃燒室殼體上進行了應用性驗證。
研發背景
新型航空動力系統是一種執行短程飛行作業的動力裝置，設計具有體積小、質
聲明：
“鋁合金表面等離子噴涂陶瓷-金屬復合熱防護涂層及其性能研究” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中國民航大學
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2025年07月24日 ~ 26日 
