Разработка технологии нанесения плазменных композиционных покрытий на основе диоксида циркония для систем космических аппаратов

Abstract

В статье приведены результаты исследования влияния параметров плазменной струи (ток, дистанция напыления, расход плазмообразующего газа азота), фракционного состава исходного порошка и степени охлаждения сжатым воздухом на характеристики антиметеоритных покрытий. В силу простоты аппаратурного оформления, а также ощутимой эффективности в настоящее время для нанесения керамического слоя на основе частичного стабилизированного диоксида циркония в основном используется метод плазменного напыления в воздушной среде. Главной особенностью структуры плазменных антиметеоритных покрытий является то, что для увеличения допустимых деформаций керамики в ней формируют некоторую контролируемую пористость. Идея создания структур с контролируемой пористостью основана на том, что пористые тела менее склонны к макроскопическому растрескиванию под действием внутренних напряжений вследствие торможения либо отклонения растущей трещины порами, а также низкого модуля упругости пористых материалов по сравнению с компактными. Методика проводимой работы основывалась на комплексных металлографических, рентгеноструктурных и электронно-микроскопических исследованиях антиметеоритного покрытия на основе диоксида циркония. Для обеспечения высокой ударной вязкости структура антиметеоритного покрытия на основе диоксида циркония должна содержать более 90 % тетрагональной фазы диоксида циркония и менее 10 % моноклинной. При этом фазовый состав и ударная вязкость покрытий зависят как от химического состава, так и от способа получения порошка. Оптимизацию параметров напыления антиметеоритных покрытий на основе диоксида циркония проводили на основании получения максимального коэффициента использования материала и максимального содержания тетрагональной фазы диоксида циркония в напыленном покрытии.