| C/SiC喷管及其超高温抗氧化涂层烧蚀行为模拟研究 |
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| 引用本文： | 白瑀,汤富领,杨彦龙,薛红涛,曹生珠,张凯峰.C/SiC喷管及其超高温抗氧化涂层烧蚀行为模拟研究[J].表面技术,2019,48(11):305-311. |
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| 作者姓名： | 白瑀 汤富领 杨彦龙 薛红涛 曹生珠 张凯峰 |
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| 作者单位： | 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,兰州,730050;真空技术与物理国家重点实验室,兰州,730000 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（11764027）；真空技术与物理国家级重点实验室开放基金（ZWK1706） |
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| 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HfO_2-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。HfO_2具有良好的抗烧蚀性能和自身稳定性。相较其他体系,HfO_2-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、2900K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 HfO_2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。
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| 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 |
| 收稿时间： | 2019/1/9 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2019/11/20 0:00:00 |
Ablation Simulation on C/SiC Nozzle and Ultra-high Temperature Ceramic Surface Coatings |
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| BAI Yu,TANG Fu-ling,YANG Yan-long,XUE Hong-tao,CAO Sheng-zhu and ZHANG Kai-feng.Ablation Simulation on C/SiC Nozzle and Ultra-high Temperature Ceramic Surface Coatings[J].Surface Technology,2019,48(11):305-311. |
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| Authors: | BAI Yu TANG Fu-ling YANG Yan-long XUE Hong-tao CAO Sheng-zhu and ZHANG Kai-feng |
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| Affiliation: | 1.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China,1.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China,1.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China,1.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Non-ferrous Metals, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China,2.State Key Laboratory of Vacuum Technology and Physics, Lanzhou 730000, China and 2.State Key Laboratory of Vacuum Technology and Physics, Lanzhou 730000, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | ultra-high temperature ceramics (UHTC) coatings ablation C/SiC composites engine nozzle chemical reaction numerical simulation |
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