GH4061高温合金表面钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层制备与性能

【作者】 王亚明； 张海鹏； 邹永纯； 欧阳家虎； 贾德昌； 周玉；

【机构】 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院特种陶瓷研究所； 哈尔滨工业大学先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工业和信息化部重点实验室；

【摘要】 针对高速飞行器金属热防护系统高温辐射热防护的需求[1],在GH4061高温合金表面设计制备钙锰共掺杂铬酸镧高发射率涂层。铬酸镧陶瓷具有优异的高温稳定性,并且由于过渡元素Cr独特的3d电子结构和稀土元素La独特的4f电子结构,容易电子跃迁产生光吸收而具有较高发射率[2-5];但因其禁带宽度较大,导致在1-3μm近红外波段内发射率较低[6-7]。因此,本文提出采用钙锰共掺杂引入杂质能级,减小其禁带宽度,增强电子跃迁从而提高其在近红外发射率。本文采用喷雾和静电喷雾两种造粒方法制备喂料,通过大气等离子喷涂在GH4061合金表面制备200μm厚的钙锰共掺杂铬酸镧高发射率陶瓷涂层,分别命名为P-LCCM涂层和D-LCCM涂层。P-LCCM涂层和D-LCCM涂层孔隙率分为12.2%和17.7%,表面粗糙度(Ra)分别为2.83μm和4.60μm,内部结构均为熔融态和半融态的陶瓷颗粒。研究了两种涂层在室温、300℃、500℃、700℃、900℃、1100℃和1200℃的红外发射率变化规律:相比较,P-LCCM涂层具有更高发射率,在室温时、1-3μm波长范围内的发射率可达0.95左右;但随温度的升高,涂层的发射率逐渐降低;在1200℃时,发射率仍能保持在0.6以上。涂层表面粗糙度和内部结构的耦合作用有利于提高发射率。涂层在1100℃时,具有良好的抗氧化及抗热震性能。更多还原