陶瓷隔热瓦表面SiO2-B2O3-MoSi2-SiB4涂层的制备与性能研究

采用料浆涂覆烧结法在高温刚性隔热瓦表面制备了一种新的涂层,并利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和扫描电镜对涂层的相组成和微观结构进行了分析,对涂层在波长2.5～20μm范围内不同温度下的辐射率进行了测试。实验结果表明,涂层厚度约为200μm,涂层具有双层结构,中间过渡层为多孔结构,外表面层为致密的玻璃层。在800℃时涂层总的光谱发射率达到0.92。     

氧化铝气凝胶复合高温隔热瓦的制备及性能

以陶瓷纤维制成的高温隔热瓦为骨架,真空浸渍氧化铝溶胶,再经过凝胶、老化和超临界干燥制备出氧化铝气凝胶复合高温隔热瓦,研究了其在不同温度处理后(最高温度1 400℃)的微观结构、隔热和力学性能。结果表明:气凝胶复合高温隔热瓦在1 400℃保温30 min后线收缩率仅为2%;随着热处理温度升高,气凝胶颗粒发生熔并、长大,气凝胶从填充纤维空隙到不断收缩,但对纤维骨架没有明显影响;隔热瓦的室温、高温热导率均显著降低;在热面1 400℃的背温测试中,复合后材料的背温从945℃降到870℃;复合后隔热瓦的力学性能略有增加;但是1 200~1 400℃的压缩强度下降较大。可见,气凝胶复合高温隔热瓦可改善其隔热性能,但在高温下力学性能下降。     

陶瓷隔热瓦的缺陷修补

分别采用了MgO、YSZ和Al₂O₃三种陶瓷粉体和一种含隔热瓦本体成分的粉料对陶瓷隔热瓦缺陷进行修补。研究了修补前后材料的微观形貌、力学及隔热性能。结果表明：采用含隔热瓦本体组成的粉料对陶瓷隔热瓦进行修补，修补部位与本体部位相容性好，且微观形貌相似，仍保持纤维搭接的多孔空间网络结构；修补后试样密度0.24 g/cm³、室温热导率0.044 W/（m·K）、压缩强度0.58 MPa；1 200℃、30 min热处理后，修补部位与本体部位结合性好，未出现裂纹、凹陷等缺陷，是有效的缺陷修补方法。     

隔热瓦/SiO2气凝胶复合材料的制备与性能

以莫来石纤维和玄武岩纤维为主要成分,以硅溶胶为黏接剂制备的隔热瓦作为增强体,真空浸渍SiO_2溶胶后经过凝胶、老化和超临界干燥工艺制备隔热瓦/SiO_2气凝胶复合材料,并对材料的微观结构、热稳定性和隔热性能进行了表征。结果表明:由于玄武岩纤维具有更细的直径和含有一定量的红外辐射抑制成分,随着隔热瓦中玄武岩纤维质量分数的增加,复合材料的室温热导率从63 mW/(m·K)降至47 mW/(m·K),在热面600℃持续15 min条件下的背面温度从200℃降至117℃,有效地提高了复合材料的隔热性能;但因玄武岩纤维的使用温度显著低于莫来石纤维,复合材料的高温线收缩率增大,热稳定性有所下降。     

多边形隔热瓦阵列缝隙参数对比与分析

为了对比不同形状隔热瓦缝隙参数的差异，采用PYTHON语言在1 000 mm×1 000 mm的平板上分别布置正方形和正六边形隔热瓦阵列进行参数化建模，并利用ISIGHT软件集成ABAQUS对隔热瓦的缝隙宽度进行优化设计，得到不同边长情况下正方形和正六边形隔热瓦的缝隙参数，并进行对比分析。结果表明：隔热瓦形状相同时，隔热瓦边长越长，所需缝隙越宽；单块隔热瓦面积相同时，六边形隔热瓦比正方形隔热瓦所需缝隙面积更小，在覆盖面积方面更有优势，更有利于隔热瓦表面的气动性能。