涂层制备过程中刚性隔热瓦的变形控制
自王晓婷
胡子君
王晓艳
杨海龙胡胜泊
（航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076）
文摘针对刚性隔热瓦涂层制备过程中高温烧结热处理所导致的变形问题，在对其变形机制分析的基础上，探索了变形控制方法。研究结果表明，刚性隔热瓦在涂层制备过程中的变形采源于涂层玻璃相降温过程中收缩所导致的对于基体材料的压应力。与常规方法相比，仅将涂覆涂层面置于高温环境中烧结热处理，或者采用厚度较大的基体材料成型涂层后再进行二次加工减薄至最终所需厚度，均可明显降低变形量，变形量随基体材料厚度的增加而减小。当这两种方法并用时可进一步降低变形量。
关键词刚性隔热瓦，涂层，变形
中图分类号：TB35,TB34
D0I;10.3969/j.issn.10072330.2016.05.008
Distortion Control of Ceramic Fiber Rigid Insulation Tiles During Coating Forming
YANG Hailong
HUShengbo
WANG Xiaoyan
WANGXiaoting
HUZijun
(Science and Technology on Advanced Functional Composites Laboratory, Aerospace Research
Institute of Materials & Processing Technology, Beijing 100076)
AbstractThe methods to reduce the distortion of ceramic fiber rigid insulation tiles during high temperature fir-ing procedure required for coating forming were studied. The results indicate that the distortion of the tiles is caused by compressive stresses in coating. However, the distortion significantly decreases when only the coated surface of the substrate is fired at high temperature or a thicker substrate is employed during coating forming and then machined to the required final thickness. And a further decrease of the distortion is achieved when these two methods are used at the same time.Moreover,the distortion decreases with the increasing thickness of substrates independent of the meth-od used.
Key wordsCeramic fiber rigid insulation tiles,Coating forming,Distortion
0引言
航天飞机的研制成功在很大程度上得益于先进可靠的热防护材料，其中刚性隔热瓦是其迎风面等部位的重要热防护材料！)，它主要由高孔隙率的陶瓷基体材料和其表面的高辐射涂层构成。服役时，刚性隔热瓦主要依靠其表面的高辐射涂层将90%以上的热量辐射出去，同时借助基体材料的优异隔热性能阻止其余热量向其内部传递[1]。涂层还兼具防水和抗气流冲刷等功能，因此高辐射涂层对于刚性隔热瓦来讲至关重要。
刚性隔热瓦主要应用于航天等军事领域，其技术资料具有一定的保密性。国外关于刚性隔热瓦涂层
收稿日期：2015-11-17
基金项目：国家"973"计划项目(2015CB655200）
的公开报道主要集中于美国的公开专利和技术报告中[2-10]。国内仅在中国专利CN101691138B(]、郭金华的学位论文(12)]以及武勇斌等(13]发表的论文中有所涉及。综上可知，所有研究者采用的刚性隔热瓦涂层成型工艺类似，即在刚性隔热瓦的陶瓷基体材料表面涂敷涂层浆料并干燥，随后将其置于高温炉中经高温烧结热处理获得刚性隔热瓦。值得注意的是，刚性隔热瓦涂层制备过程中的烧结温度一般在1000℃ 以上，如专利US3953646和US3955034明确涂层的烧结温度为927~1371℃，专利US4093771规定烧结温度在1000~1400℃，专利US20010051218A1、 US6444271B2和US6749942B1涂层的烧结温度为
作者简介：杨海龙，1980年出生，高级工程师，主要从事隔热材料的研究。E-mail:yh120032003@126.com
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宇航材料工艺
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2016年第5期