C/SiC喷管及其超高温抗氧化涂层烧蚀行为模拟研究

• 作者: 张凯峰 曹生珠 杨彦龙 汤富领 白瑀 薛红涛
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 超高温陶瓷涂层 烧蚀 C/SiC复合材料 发动机喷管 化学反应 数值模拟
• 年，卷（期）: 2019,（11）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 305-311
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.4|TB332
• 字数: 3413字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.11.034

摘要

目的 提高C/SiC材料发动机喷管的高温抗烧蚀性能.方法 基于质量、能量守恒和物性方程建立发动机喷管内燃气湍流模型,应用数值模拟方法计算喷管基体和各涂层的线烧蚀速率,并验证模型的准确性.通过比较不同种类涂层的抗烧蚀性能及涂层间匹配性,建立多元复合涂层体系,分析体系烧蚀行为及烧蚀机理,对HfO2-ZrC-SiC-C/SiC四元体系在不同温度下的线烧蚀速率进行计算.结果 Hf系、Zr系涂层抗氧化烧蚀性能优异,最大线烧蚀速率皆处于0.3～1.2μm/s之间.HfO2具有良好的抗烧蚀性能和自身稳定性.相较其他体系,HfO2-ZrC-SiC-C/SiC体系喷管的喉部及扩散段线烧蚀率更低.体系在7 MPa下,分别在1700、2100、2500、2900 K计算了线烧蚀速率,最大线烧蚀速率区域产生了迁移现象,各温度梯度线烧蚀速率分别提高了174％、20.22％、18.04％.结论 HfO2能够有效地降低喷管收敛段的烧蚀速率,且适合作为复合涂层体系最外层.温度升高明显加剧了化学反应烧蚀和机械剥蚀,高温度下机械剥蚀是烧蚀的主要因素.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	汤富领	兰州理工大学有色金属先进加工及再利用国家重点实验室	13	41	4.0	5.0
2	曹生珠		3	7	2.0	2.0
3	张凯峰		2	1	1.0	1.0
4	白瑀	兰州理工大学有色金属先进加工及再利用国家重点实验室	1	1	1.0	1.0
5	杨彦龙	兰州理工大学有色金属先进加工及再利用国家重点实验室	1	1	1.0	1.0
6	薛红涛	兰州理工大学有色金属先进加工及再利用国家重点实验室	2	2	1.0	1.0