本技术属于表面热防护技术领域,特别涉及一种具备低热导率、高热流反射率和高耐蚀性的高熵合金涂层,以及其制备方法和应用。该高熵合金涂层的化学成分标记为Al<sub>x</sub>,旨在提供一种高效能的表面保护解决方案。
背景技术
活塞式发动机具有效率高、耐用、成本低等优点而在各个领域都有广泛应用,如高功率的船用柴油发动机,航空煤油活塞式发动机等。据统计,活塞式发动机的热效率有近40%损耗在了冷却系统和燃烧废气上。因此,降低热损失是提高活塞式发动机热效率的有效方式之一。
借鉴航空涡轮喷气式发动机中陶瓷基热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)的成功应用,针对温度相对较低、但存在热载荷和机械载荷的耦合作用的车用汽油与柴油发动机,有研究团队提出了金属基热障涂层的设计。但目前金属基热障涂层仍然以Fe基非晶涂层为主,例如周正团队前期公开的关于Fe基非晶合金及其作为隔热涂层的制备方法系列发明专利,申请号201410128869.4、201610025620.X和201710811742.6等。但是Fe基非晶是典型的亚稳态材料,在600℃左右会发生晶化,结晶与晶粒长大引发了隔热性能的退化,造成其作为热障涂层在中高温应用时稳定性与可靠性不足。为此,该团队设计了新型高熵合金作为金属基热障涂层材料(见专利201810317100.5),但涂层孔隙率较高在2.15~3.68%范围,热导率在室温状态下约为3W/mK。
对于海洋船舶应用的柴油发动机或航空煤油活塞式发动机,热端面的防护涂层不仅要具有较低的热导率,还要求涂层表面具有较高的热流反射率减少热损失,同时具有较好的耐蚀性。因此开发综合性能更为优异的新型金属基热障涂层材料与制备方法是活塞式发动机隔热防护领域亟需解决的难题之一。有鉴于此,特提出本发明。
实现思路