編號：CYYJ03912
篇名：聚碳硅烷基復合涂層PCS裂解行為及其抗激光燒蝕性能
作者：蔡佳 趙芳霞 范棟 黃利平 牛亞然 鄭學斌 張振忠
關鍵詞： 聚碳硅烷 添加相 復合涂層 裂解 抗激光燒蝕性能
機構： 南京工業(yè)大學材料科學與工程學院 中國科學院上海硅酸鹽研究所
摘要： 針對高性能激光防護涂層的開發(fā)問題,根據(jù)聚碳硅烷(PCS)裂解時會消耗大量激光能量,并產(chǎn)生高溫陶瓷保護相的特點,本研究創(chuàng)新性地提出在傳統(tǒng)氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)隔熱涂層表面再復合PCS燒蝕型涂層的防護思路,采用料漿法結合大氣等離子噴涂技術(APS)在Ni基合金表面分別制備了NiCrAlY/YSZ/PCS-TiO2(YPT)和NiCrAlY/YSZ/PCS-Y2O3(YPY)涂層。在研究TiO2和Y2O3添加相對PCS裂解行為影響的基礎上,系統(tǒng)研究了YPT和YPY復合涂層對10.6μm CO2激光器的抗激光燒蝕性能,并與單層YSZ涂層進行比較。結果表明,YPY和YPT復合涂層比傳統(tǒng)YSZ涂層的激光防護效果更好,這是因為在激光燒蝕初期,涂層表面的PCS裂解會消耗激光能量,且燒蝕后殘余的Y2SiO5、SiC和SiO2相會沉積在YSZ涂層上,形成致密的保護層,繼續(xù)對YSZ涂層進行激光防護。YPY比YPT涂層激光防護性能更好,這是因為Y2O3具有高熱導率和低熱膨脹系數(shù),YPY涂層產(chǎn)生的溫度梯度更小,從而緩解熱應力,且Y2O3參與PCS的裂解生成了Y2SiO5相,比TiO2更能抑制PCS裂解引起的體積膨脹。此外YPY涂層中心燒蝕溫度更高,生成PCS裂解產(chǎn)物SiC和SiO2相的速度更快,能及時保護下方涂層,表現(xiàn)出更好的抗激光燒蝕性能。該研究有望為新型抗激光復合涂層的設計提供研究思路。
