可重复使用飞行器是指多次往返于地球表面与空间轨道以及空间轨道与轨道之间传送有效载荷的飞行器。然而在飞行器再入大气层过程中,会遇到极端的温度环境,因此飞行器表面必须敷设一层内部是低热率隔热材料,表面是高发射率涂层的热防护系统以保护飞行器及其内部结构不受破坏。考虑到低热导率隔热基材的多孔特性,密实涂层结构与基材之间存在较大的结构差异,导致了涂层抗热震性能较差。因此,一种类似于基材结构的多孔高发射率涂层急需设计并开发出来。
近期协同创新中心高温防隔热材料团队沈晓冬课题组报道了一种以MoSi2和TaSi2为双辐射剂,硼硅酸盐玻璃(BSG)为粘结剂,采用快速热处理方法在纤维状ZrO2陶瓷隔热材料表面制备的MoSi2-TaSi2-BSG多孔涂层体系。涂层外部形成了抗氧化性能优异的Ta-Si-O玻璃薄层,内部涂层为多孔MoSi2-TaSi2-BSG层。涂层在0.3-2.5μm波段内室温发射率达0.88,2.5-15μm波段发射率室温发射率达0.87。此外,在1400℃-室温热循环10次后,涂层结构完整无裂纹。优异的抗热震性能主要是由于多孔结构以及涂层与基材热膨胀系数相匹配协同作用的结果。该项研究成果发表在Journal of Alloys and Compounds 690 (2017) 63-71。
该工作得到了教育部创新团队((No. IRT_15R35)、科学基金(No. 201452T4001)、江苏先进无机功能复合材料协同创新中心、江苏省优势学科等项目的资助和支持。
多孔
MoSi2-TaSi2-BSG
涂层微观结构
多孔MoSi2-TaSi2-BSG涂层辐射性能
多孔MoSi2-TaSi2-BSG涂层热震后微观结构
High emissivity MoSi2-TaSi2-borosilicate glass porous coating for firbous ZrO2 ceramic by a rapid sintering method.pdf
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