高温陶瓷涂层辐射率测量研究(2)
时间:2017-06-01 17:13 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
高温陶瓷涂层就是一种典型的半透明材料，由于其具有耐高温及超高温、耐腐蚀、抗震动、抗疲劳、抗温度急变及耐火焰冲刷等性能，近年来得到了相当显著的发展,并已成为高温涂层的一个主要研究方面。高温陶瓷涂层的种类繁多, 性能可以在很广泛的范围内变化,在尖端材料、化工机械、电工绝缘、航天军事、工业窑炉方面都有着重要的应用，现就其中某些方面的应用举例说明[2]。 （1）尖端材料方面 在火箭及导弹的燃烧室和喷嘴部分,可以利用耐火氧化物或金属陶瓷火焰喷射涂层保护金属底材在远超过其熔融温度的条件下短期使用。耐火氧化物涂层可以作为热屏来控制火箭和人造卫星内部放仪器部分的温度。利用金属陶瓷烧结涂层可似保护导弹的定向器及蒙皮所用的软金属在高温下仍能保持其桔构强度。此外导弹的发射台也可用高温涂层来防护火焰的冲刷作用。燃气轮机、喷气飞机各部位的结构材料，是应用陶瓷涂层的另一主要方面。燃烧室、排气管、祸轮叶片等部位均可以施加涂层来提高底材金属的抗氧化、抗腐触性气体冲刷等性能,降低金属材料内的温度和热力梯度，从而延长燃烧室等部位材料的使用寿命。 （2）化工机械方面 利用火焰喷涂金属陶瓷涂层,可以在轴承上作为高温耐磨涂层以增加其硬度,从而延长其使用寿命。在管道或反应器内壁加涂高温陶瓷，能保护它们在高温下少受腐蚀性物质的侵蚀。扩大一般钢材材在化工机械中的应用, 代替不锈钢材料。 （3）电工绝缘方面 高温马达的电绝缘是一个较难解决问题。用氧化物加玻璃烧结涂层可以在高温下绝缘, 保护马达不受水气及其他腐触性气体的腐蚀, 并能耐受急冷急热。用高沮陶瓷涂层保护的马达可以用到500℃。 (4)航天军事方面 返回式航天器的回收舱从天空穿越大气层返回地面时，由于大气摩擦发热，其外表温度高达1000℃以上，如果没有防热措施，航天器就会在空中烧毁。解决措施之一就是在航天器蒙皮表面上应用高温高辐射率红外涂层，作为辐射防热结构，加强辐射，可达散热目的。美国NASA将红外材料涂在镍基合金上进行热震性试验，准备用于航天飞机上。 任何物体，只要它的温度高于绝对零度，都在不停地发射红外辐射，而大部分军事目标的温度高于环境温度，具有不同的辐射特征。红外及热成像正是利用这种辐射差别来发现并识别目标，同时引导精确制导武器予以摧毁，所以反红外探测是继雷达隐身之后的又一重要隐身技术。如果运用红外低辐射率涂层材料涂抹在军事目标上，则能消除目标与背景的差别，减少目标暴露性，达到隐身的目的。从60年代后期至80年代中期，美国先后研制了系列的热隐身材料并应用于实践之中，结果使美国军方在历次战争中的伤亡率大大减少。 (5)工业窑炉方面 在高温条件下的工业窑炉中，炉内以传导、辐射为主传热，通过使用高辐射率红外辐射涂层强化炉内辐射传热可以提高加热速度和改善加热质量及炉温均匀性，获得良好的节能效果。如沈阳黎明发动机公司一台138KW的高温电阻炉，在其内衬上采用红外辐射涂层后，空炉升温到12000C，时间由12h缩短到6.5h，耗电由1932J降到897J，节电64%。 对于强化辐射，加强散热的应用要求辐射率越高越好，对于隐身减少辐射的应用则要求辐射率越低越好。根据应用目的不同，对陶瓷涂层的光谱辐射率着不同的要求。随着高温陶瓷应用越来越广泛，寻找新的陶瓷材料、研究陶瓷涂层内的传热过程或者进行装置热设计时，陶瓷涂层的光谱辐射率都是一个重要的辐射特性参数。因此对高温陶瓷光谱辐射率的测量就显得尤为基础和必要。 (责任编辑：qin) |