Sisukord
2. Ülevaade lennukite mootoritest ja termilise barjääri katmise tehnoloogiast
4. PVP rakenduse väljavaated termiliste barjäärikattete valmistamisel
Tänapäevasel kosmosetehnoloogia kiire arengu ajastul on lennukite mootorite jõudluse parandamine ülioluline. Lennukmootori tootmise valdkonna ühe põhitehnoloogiana vastutavad termilise barjäärikatted (TBC) kõrge temperatuuriga komponentide kaitsmise, mootori tõhususe parandamise ja kasutusaja pikendamise eest. Paljude termilise barjääripinna ettevalmistamise tehnoloogiate hulgas paistab plasmapihustüüsikaalne aurude sadestumine (PS-PVD) silma selle ainulaadsete eelistega ja on saanud tööstuse fookuses. PS-PVD-tehnoloogial on aga pulbermaterjalide omaduste kohta äärmiselt ranged nõuded. Sellel taustal,polüvinüülpürolidoon (PVP), mitteioonne sideaine, on kujunenud võtmeelemendiks PS-PVD jaoks 8ysz nano-aglomeeritud pulbri valmistamisel, süstides tugevat tõuge täiustatud lennukimootorite väljatöötamisse.
2. Ülevaade lennukite mootoritest ja termilise barjääri katmise tehnoloogiast
1. Õhusõidukimootoritele mõeldud nõuded
Kuna lennundussektori lennuefektiivsuse nõuded, ohutuse ja keskkonnakaitse osas jätkuvad, peavad lennukite mootorid töötama kõrgemal temperatuuril ja rõhul. Näiteks on tänapäevaste kõrgjõudlusega lennukimootorite turbiini sisselasketemperatuur ületanud 1700 kraadi. Sellises äärmises kõrgtemperatuurilises keskkonnas seisavad mootori komponendid silmitsi raskete testidega. Kõrge temperatuur ei põhjusta mitte ainult materjalide mehaanilisi omadusi halvenemise, vaid võib põhjustada ka selliseid probleeme nagu oksüdeerumine ja termiline korrosioon, mis mõjutab tõsiselt mootori usaldusväärsust ja eluiga. Seetõttu on tõhusa soojuse barjääri katmise tehnoloogia väljatöötamine muutunud lennukimootorite jõudluse parandamise vajaduste rahuldamiseks.
2. Termilise barjäärikate tehnoloogia tähtsus
Termilise isolatsioonimaterjalina võib termiline barjäärikate moodustada kõrge temperatuuriga mootori komponentide pinnale termilise takistuskihi, vähendades tõhusalt komponendi substraadi temperatuuri, kaitstes komponente kõrge temperatuuriga erosiooni eest. Uuringud on näidanud, et pärast termiliste barjäärikatete rakendamist mootori komponentide pinnale saab substraadi temperatuuri vähendada 100-300 kraadi võrra, mis mitte ainult ei paranda mootori soojuslikku efektiivsust, vaid laiendab ka komponentide kasutusaega. Võttes näitena teatud tüüpi õhusõidukite mootorit, pikendati selle kapitaalremondi intervalli pärast termilise barjääri katte tehnoloogia kasutamist algsest 3 -st, 000 tundidest 5 -ni, 000 tundi, mis vähendas oluliselt hoolduskulusid ja parandas lennundustegevuse majanduslikke eeliseid.
3. PS-PVD tehnoloogia eelised ja väljakutsed
Täiustatud termilise barjääripinna ettevalmistamise meetodina on PS-PVD-tehnoloogial traditsioonilise kattetehnoloogia ees palju eeliseid. See suudab valmistada kvaliteetseid kristallide termilisi barjäärikatteid kompleksikujuliste komponentide pinnale. Sellel kattestruktuuril on hea soojusisolatsioon ja termiline šokikindlus. Kuid PS-PVD-tehnoloogial on pulbermaterjalide jaoks äärmiselt kõrged nõuded, nõudes pulbril sobivat osakeste suurust, morfoloogiat ja voolavust, et tagada stabiilne gaasistamine ja ühtlane ladestumine sadestusprotsessi ajal. PS-PVD-tehnoloogia nõuetele vastavate pulbermaterjalide valmistamine on muutunud selle tehnoloogia laialdase rakendamise üheks peamiseks väljakutseks.
● PVP soodustab nanoosakeste aglomeratsiooni
PS-PVD jaoks 8ysz nanoagglomeeritud pulbri ettevalmistamise käigus mängib PVP asendamatut rolli. Pihustus kuivatamise meetodi abil saab PVP tõhusalt soodustada nanoosakeste aglomeratsiooni. Kui 8ysz nanoosakesi sisaldavasse suspensiooni lisatakse PVP, adsorbeeritakse selle molekulaarset ahel nanoosakeste pinnale ja nanoosakesed ühendatakse koos molekulidevaheliste jõudude kaudu, moodustades aglomeeritud pulbri, millel on sobiv osakeste suurus ja morfoloogia. Uuringud on leidnud, et PVP toimel võivad nanoosakesed moodustada aglomeraate, mille osakeste keskmine suurus on vahemikus 50-150 μm, mis on osakeste suuruse vahemik, mis vastab lihtsalt pulbri PS-PVD-tehnoloogia nõuetele.
● PVP mõju suspensioonide reoloogilistele omadustele
PVP lisamine muudab oluliselt vedrustuse reoloogilisi omadusi, muutes selle pihustus kuivatamise protsessi jaoks sobivamaks. PVP sisalduse suurenemisega väheneb suspensiooni viskoossus järk -järgult ja voolavus paraneb märkimisväärselt. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et kui PVP sisu suureneb 0. 5% -lt 2% -ni, väheneb suspensiooni viskoossus 50MPa ・ S -lt 20MPa ・ S. See reoloogiliste omaduste optimeerimine võimaldab suspensiooni pihustus kuivatamise ajal ühtlasemalt pisikestesse tilkadesse hajuda, moodustades sellega aglomeeritud pulbrid, millel on kõrgem sfäärilisus ja kitsam osakeste suuruse jaotus.
| PVP sisu (%) | Suspensiooni viskoossus (MPA ・ S) | Aglomeeritud pulbri sfäärilisus (%) | Aglomeeritud pulbri keskmine osakeste suurus (μm) |
| 0.5 | 50 | 70 | 80 |
| 1 | 35 | 80 | 100 |
| 1.5 | 25 | 85 | 120 |
| 2 | 20 | 90 | 140 |
● PVP parandab pulbri sadestamise jõudlust
PVP-ga valmistatud aglomeeritud pulbril on suurepärane gaasistamise efektiivsus ja sadestumise jõudlus PS-PVD protsessis. Kuna aglomeeritud pulbril on sobiv osakeste suurus ja hea voolavus, saab selle kiiresti aurustada ja ühtlaselt ladestada komponendi pinnale plasmajoa toimel, mis aitab moodustada kvaliteetse veergude termilise barjääri katte. Tegeliku tootmise korral suureneb PS-PVD katte sadestumiskiirus 30% võrreldes ilma PVP-ga ning katte tihedus ja ühtlus on märkimisväärselt paranenud.
● PVP parandab katte jõudlust
Termiliste barjäärikatete valmistamisel ei avalda PVP mitte ainult pulbri omadustele positiivset mõju, vaid parandab ka katte jõudlust. Ühest küljest aitab PVP parandada katte tihedust ja ühtlust, vähendada kattes olevaid poore ja defekte ning parandada seega katte soojus isolatsiooni jõudlust. Uuringud on näidanud, et PVP -ga valmistatud pulbrite kasutamisel on poorsus, mis on 15% madalam, ja soojusjuhtivus, mis on 20% madalam kui traditsioonilise meetodi abil valmistatud kattekihti. Teisest küljest võib PVP parandada katte termilist šokitakistust ja kõrge temperatuuri stabiilsust. Kõrge temperatuuriga tsükli testis hoidis PVP -ga valmistatud kate endiselt head terviklikkust pärast 1, 000 termilisi tsüklid, samas kui ilma PVP -st valmistatud kate näitas ilmselget koorimist.
4. PVP rakenduse väljavaated termiliste barjäärikattete valmistamisel
Aeromootori tehnoloogia pideva arendamise korral muutuvad termilise barjääri katte jõudluse nõuded üha kõrgemale.PolüvinüülpürolidoonTal on laiaulatuslikud väljavaated termilise barjääri katte valmistamise valdkonnas, kuna selle ainulaadsed eelised pulbriomaduste parandamisel ja katte jõudluse parandamisel. Tulevikus, optimeerides veelgi PVP lisakogu ja kasutamise protsessi, peaks see saavutama optimeerituma katte jõudluse ja vastavad lennumootorite nõudlikele nõuetele äärmuslikumas kõrgel temperatuuril ja kõrge stressikeskkonnas. Samal ajal soodustab PVP rakendamine ka PS-PVD-tehnoloogia laialdast rakendamist ja edendab tehnoloogilist täiendamist lennumootori töötlevas tööstuses.
KokkuvõtlikultPolüvinlüülpürrolidooni ristsidumineMängib asendamatut rolli PS-PVD termiliste barjäärikatete valmistamisel. See pakub tugevat tuge täiustatud õhusõidukite mootorite termiliste barjäärikatete valmistamiseks, edendades nanoosakeste aglomeratsiooni, optimeerides vedrustuse reoloogilisi omadusi, parandades pulbri sadestumist ja parandades katte jõudlust. Kvaliteetse PVP valimine tähendab tõhusama katte ettevalmistamise protsessi ja usaldusväärsema katte jõudluse valimist. Pideva kosmosetehnoloogia tipptasemel püüdluse teekonnal mängib PVP võtmerolli ja aitab lennukite mootorite töötleva tööstuse valdkonnas jõuda uute kõrgusteni.