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航空航天用金属表面热防护涂层的研究进展

2021-11-28姬梅梅朱时珍马壮

表面技术 2021年1期

姬梅梅,朱时珍,马壮

(1.北京理工大学 材料学院,北京 100081;2.冲击环境材料技术国家级重点实验室,北京 100081)

金属材料在人类的发展进程中起着十分重要的作用,经过几千年的发展,现如今金属材料种类众多且应用广泛,涉及的领域大到航空航天、军事国防,小到衣食住行、日常生活的方方面面[1-3]。其中,高温合金因具有良好的高温强度、抗腐蚀性能和一定的抗氧化性能,成为现代涡轮喷气式航空发动机、火箭发动机等航空航天领域关键热端部件(如涡轮叶片、导向器叶片、涡轮盘、燃烧室等)的最佳候选材料,目前大量使用的主要有镍基、钴基和铁基高温合金。其中,镍基高温合金主要用于航空航天领域工作温度在950~1050 ℃的结构部件,如现代航空发动机、航天器和火箭发动机的热端部件等[4]。钴基高温合金在815~1093 ℃温度范围内仍具有较好的高温强度和抗腐蚀性能,对于长寿命航空发动机静部件的应用具有特殊价值[5]。铁基高温合金可在高于650 ℃的环境中承受一定的应力,并具有良好的抗氧化性和抗腐蚀性,可用于制作涡轮叶片、燃烧室及其他承力件等[6]。近年来,航空航天领域的发展对高温合金的使用性能提出了更高的要求,其他成分的难熔金属高温合金材料也在陆续开发和研制。高温钛合金质量轻且具有更高的比强度、抗高温蠕变性和组织稳定性,适用于航空发动机的压气机盘、叶片、机匣等部件,以及航天器的固体燃料容器、火箭发动机部件、登月舱等,对减小结构质量和降低疲劳破坏有明显的效果[7,8],如美国的“双子星”载人航天计划和“阿波罗”载人登月计划中都有钛合金的应用。……

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