W-Re合金构件气氛保护等离子喷涂成形技术

采用包覆法制备W-5%(质量分数)Re复合粉末,采用气氛保护等离子喷涂成形技术制备某实验型固体火箭发动机喷管(Solid Rocket Motor,SRM),研究2300℃真空烧结时喷管致密度﹑组织结构及显微硬度﹑抗拉强度、压缩强度等性能随烧结时间的变化规律。研究表明:喷涂成形件为典型的柱状晶层片结构,粒子层片结合部位存在较多孔隙及微观缝隙,成形件致密度为87.5%,其显微硬度﹑抗拉强度、压缩强度分别为321.8 HV_(0.025),57.9 MPa及390.2MPa。随着真空烧结时间由2 h延长至6 h及8 h,W-Re合金逐渐由定向凝固柱状晶层片结构转化为颗粒状结构,致密度及力学性能均随之提高。其中经8 h烧结处理后,W-Re合金致密度、显微硬度、抗拉强度、压缩强度及屈服强度分别增加至98.6%,529.7 HV_(0.025),384.7 MPa,1466.5 MPa及879.6 MPa。由于Re元素可提高W-Re合金的再结晶温度,有效细化晶粒,显著提高合金的程度及塑性,等离子喷涂成形W-Re合金经真空烧结后可观察到明显的Re效应。

气氛保护等离子喷涂成形W/Re合金喷管的抗热震烧蚀性能研究

用包覆法制备W-5%Re复合喷涂粉末,再采用气氛保护等离子喷涂成形技术结合真空烧结技术制备内径为8 mm、壁厚16.5 mm、长30 mm的某实验型固体火箭发动机W/Re复合喷管,并测试了喷管在地面点火试车条件下的抗热震烧蚀性能。研究结果表明,气氛保护等离子喷涂成形W/Re喷管为典型的柱状晶层片结构,致密度仅为87.5%。经2 300℃真空烧结480 min后,W/Re合金喷管由层片结构转化为颗粒状结构,致密度提高至98.6%,综合力学性能显著提高。地面试车实验后,W/Re合金喷管整体结构完好,未出现炸裂和破碎现象,抗冲刷和耐烧蚀性能良好,其线烧蚀率仅为0.15 mm/20 s。经SEM、EDS等检测发现,喉部以机械剥蚀为主、熔化烧蚀及热化学烧蚀为辅,其烧蚀程度最为严重;收敛段为机械剥蚀和热化学烧蚀,其烧蚀程度次之;而扩散段则主要发生热化学烧蚀,其烧蚀程度最低。

等离子喷涂成型Mo/ZrC复合喷管的烧蚀性能研究

采用化学包覆法制备Mo-(10%) ZrC复合喷涂粉末,采用气氛保护等离子喷涂成形技术结合低压热等静压致密化技术制备内径为8 mm、壁厚16.5 mm、长30 mm的某实验型固体火箭发动机Mo/ZrC复合喷管,测试喷管在地面点火试车条件下的抗热震烧蚀性能。研究结果表明,气氛保护等离子喷涂成形Mo/ZrC复合喷管经1800℃、10 MPa处理60 min后,微细ZrC颗粒均匀分布,断口晶粒仅2～5μm,致密度达94.5%。经1800℃、10 MPa处理300 min后,Mo/ZrC复合喷管由层片结构转化为颗粒状结构,致密度提高至96.8%,显微硬度及拉伸强度分别达259.8 HV0.025及138.9 MPa。地面试车实验后,Mo/ZrC复合喷管整体结构完好,未出现炸裂和破碎现象,抗热震烧蚀性能良好,其线烧蚀率仅为0.18 mm/20 s。地面试车过程中,机械剥蚀、熔化烧蚀及热化学烧蚀等三种烧蚀机制同时发生,Mo/ZrC复合喷管烧蚀程度依次为喉部>收敛段>扩散段。