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

王跃明^1,2,3,4,5，杨青青²，熊翔³，时启龙⁶，解路³

1. 湖南科技大学高温耐磨材料及制备技术湖南省国防科技重点实验室2. 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室3. 中南大学粉末冶金国家重点实验室4. 湖南科技大学难加工材料高效精密加工技术湖南省重点实验室5. 湖南科技大学材料科学与工程学院6. 长沙矿冶研究院有限责任公司

摘 要：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。

关键词：气氛保护等离子喷涂;钨铼合金;喷管;真空烧结;发动机试车;抗热震烧蚀性能;