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发布日期： 发布人：孙悦 浏览量：100
航空发动机高温防护涂层的服役环境极为苛刻，包括高温氧化、水氧腐蚀、粒子冲蚀等多重因素的耦合作用，因此为航空发动机陶瓷基复合材料热端部件提供保护的环境障涂层，需要抵挡环境中腐蚀物的侵蚀。目前，发动机涂层通常采用热喷涂技术（如大气等离子喷涂APS，等离子体物理气相沉积PS-PVD）来制备，但鉴于其气相、高温高速液滴等的混合沉积机理，涂层中存在大量开放的孔隙及微裂纹，这就为环境中的腐蚀介质提供了渗透路径，从而加速涂层的腐蚀失效。
亚博游戏yabo官网登录与西安交通大学合作，提出通过压渗熔融铝的方法来封堵这些开放的孔隙及微裂纹，重点从热力学角度分析了熔融铝在孔隙中浸渗的困难性。结果表明，控制外压超过各个临界点，获得了良好的浸渗效果，这一研究结果有望为制备高致密环境障涂层提供新思路。相关论文以题为“Infiltration thermodynamics in wrinkle-pores of thermal sprayed coatings”发表在Applied Surface Science (IF=6.182，JCR 1区，董琳为第一作者、张小锋和刘梅军为通讯作者)。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433220336060
该研究首先基于真实涂层的复杂孔隙结构建立了开放孔隙几何模型——“褶皱孔”，以及熔体浸渗的物理模型和数学模型。通过数学模型计算获得了熔体能量随浸渗深度的变化规律，发现在浸渗过程中熔体能量出现多个平衡态，只有克服平衡态之后的能垒，熔体才能继续浸渗。进而通过计算驱动力、分力等，得知外压降低能量、驱动浸渗，内压升高能量、阻碍浸渗，而造成能垒的主要因素是弯曲液面附加压即毛细力，如图1所示。
研究过程中发现，除了毛细力，内、外压也同样影响浸渗行为，因此计算了升高外压、同时降低内压的方法对能量的影响，得知该法降低能量、克服能垒、提高浸渗深度理论上可行，而且这种调控外压和内压的方法在实践中比较容易实施，如图2所示。
亚博游戏yabo官网登录与西安交通大学合作，提出通过压渗熔融铝的方法来封堵这些开放的孔隙及微裂纹，重点从热力学角度分析了熔融铝在孔隙中浸渗的困难性。结果表明，控制外压超过各个临界点，获得了良好的浸渗效果，这一研究结果有望为制备高致密环境障涂层提供新思路。相关论文以题为“Infiltration thermodynamics in wrinkle-pores of thermal sprayed coatings”发表在Applied Surface Science (IF=6.182，JCR 1区，董琳为第一作者、张小锋和刘梅军为通讯作者)。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433220336060
该研究首先基于真实涂层的复杂孔隙结构建立了开放孔隙几何模型——“褶皱孔”，以及熔体浸渗的物理模型和数学模型。通过数学模型计算获得了熔体能量随浸渗深度的变化规律，发现在浸渗过程中熔体能量出现多个平衡态，只有克服平衡态之后的能垒，熔体才能继续浸渗。进而通过计算驱动力、分力等，得知外压降低能量、驱动浸渗，内压升高能量、阻碍浸渗，而造成能垒的主要因素是弯曲液面附加压即毛细力，如图1所示。
图1 三种模型浸渗能量曲线
研究过程中发现，除了毛细力，内、外压也同样影响浸渗行为，因此计算了升高外压、同时降低内压的方法对能量的影响，得知该法降低能量、克服能垒、提高浸渗深度理论上可行，而且这种调控外压和内压的方法在实践中比较容易实施，如图2所示。
图2 内、外压力的变化对驱动力及能量曲线的影响规律
撰稿/供图：张小锋
