編號(hào)：CYYJ03912
篇名：聚碳硅烷基復(fù)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(xué)斌 張振忠
關(guān)鍵詞： 聚碳硅烷 添加相 復(fù)合涂層 裂解 抗激光燒蝕性能
機(jī)構(gòu)： 南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
摘要： 針對(duì)高性能激光防護(hù)涂層的開發(fā)問題,根據(jù)聚碳硅烷(PCS)裂解時(shí)會(huì)消耗大量激光能量,并產(chǎn)生高溫陶瓷保護(hù)相的特點(diǎn),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(fù)合PCS燒蝕型涂層的防護(hù)思路,采用料漿法結(jié)合大氣等離子噴涂技術(shù)(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(duì)PCS裂解行為影響的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了YPT和YPY復(fù)合涂層對(duì)10.6μm CO2激光器的抗激光燒蝕性能,并與單層YSZ涂層進(jìn)行比較。結(jié)果表明,YPY和YPT復(fù)合涂層比傳統(tǒng)YSZ涂層的激光防護(hù)效果更好,這是因?yàn)樵诩す鉄g初期,涂層表面的PCS裂解會(huì)消耗激光能量,且燒蝕后殘余的Y2SiO5、SiC和SiO2相會(huì)沉積在YSZ涂層上,形成致密的保護(hù)層,繼續(xù)對(duì)YSZ涂層進(jìn)行激光防護(hù)。YPY比YPT涂層激光防護(hù)性能更好,這是因?yàn)閅2O3具有高熱導(dǎo)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(yīng)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(shí)保護(hù)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(fù)合涂層的設(shè)計(jì)提供研究思路。
