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燒蝕涂料，是為了保證受保護(hù)產(chǎn)品在高溫環(huán)境下不受或降低影響而使用的功能性涂料。在高溫環(huán)境下，燒蝕型涂料以損耗材料自身來(lái)吸收大量的熱量，從而阻止熱量傳導(dǎo)到材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。燒蝕涂料在航天航空、軍工武器、特種裝備等領(lǐng)域有著廣泛且重要的應(yīng)用涂料在線(xiàn)coatingol.com。

1. 燒蝕涂料的熱防護(hù)機(jī)理

燒蝕防護(hù)是指在熱流環(huán)境中，涂層能夠發(fā)生分解、熔化、升華等多種吸收熱能的物理化學(xué)變化，通過(guò)材料自身的質(zhì)量損失消耗帶走大量熱量，以達(dá)到阻止熱流傳入結(jié)構(gòu)內(nèi)部的目的。

涂料涂層的燒蝕可分為表面燒蝕和體積燒蝕：表面燒蝕指發(fā)生在涂層表面的燒蝕，主要包括表面材料與環(huán)境氣流的熱化學(xué)反應(yīng)、材料的熔化、升華、高速粒子撞擊（侵蝕）及機(jī)械剝蝕引起的質(zhì)量損失；體積燒蝕指結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料在較低溫度（相對(duì)于表面燒蝕而言）下因熱化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的質(zhì)量損失。

在熱流環(huán)境中，熱量被涂層材料吸收并向內(nèi)部傳遞；隨著熱量不斷傳入，溫度逐漸升高，當(dāng)達(dá)到分解、熔化、汽化或升華溫度時(shí)，涂層材料因相變吸收大量熱量。同時(shí)，材料表面及相變產(chǎn)物與附面層內(nèi)的空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一個(gè)溫度較低的氣態(tài)層。這層氣體向附面層擴(kuò)散時(shí)還要吸收一部分熱量，而且擴(kuò)散增大了附面層厚度，使其平均溫度降低，從而顯著降低向表面的熱擴(kuò)散，有效減少流向被防護(hù)基體的熱量。

2. 燒蝕涂料需具備的性能

從燒蝕涂料的熱防護(hù)機(jī)理不難看出，燒蝕涂料需具備以下幾點(diǎn)性能：

(1) 成炭率高，燒蝕后能形成致密的炭層；

(2) 相變過(guò)程中能量消耗大，燒蝕破壞過(guò)程中熱量消耗高；

(3) 有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐燒蝕、抗燃?xì)饬鳑_刷力強(qiáng)；

(4) 具有一定的韌性，足以承受燒蝕過(guò)程中被防護(hù)部位的膨脹和熱循環(huán)應(yīng)變；

(5) 涂層的附著力好，避免使用過(guò)程中發(fā)生脫落。

3. 燒蝕涂料的選材與應(yīng)用

基體材料和填料，是燒蝕涂料的重要組成部分，它們的選擇影響著燒蝕涂料的整體性能與各項(xiàng)參數(shù)。

從基體材料上來(lái)看，目前有機(jī)燒蝕涂料主要可分為碳基燒蝕涂料和硅基燒蝕涂料。碳基燒蝕涂料主要以環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂為基體，這類(lèi)涂料存在燒蝕速率快、質(zhì)脆易剝蝕等問(wèn)題；硅基燒蝕涂料主要以硅橡膠、硅樹(shù)脂為基體，普遍存在與底材黏接性能差、易剝離的問(wèn)題。因此需對(duì)基體材料進(jìn)行改性，使其兼具燒蝕速率低、黏接性能好等特點(diǎn)。對(duì)此，不同科研團(tuán)隊(duì)分別推出了共混環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧改性乙烯基硅橡膠、硼酚醛樹(shù)脂等多種改進(jìn)后的基體材料，在耐燒蝕性、韌性、隔熱效果、附著力、炭化效果等多個(gè)參數(shù)上取得了明顯的突破。

燒蝕涂料的填料，需具備較低的密度、一定的反應(yīng)性及均質(zhì)穩(wěn)定性，同時(shí)還應(yīng)與基體材料具有較好的匹配性。石棉纖維、二氧化硅、氮化硼、金屬氧化物（氧化鋁、二氧化鋯、鈦白粉）、炭黑、玻璃纖維粉、碳化硅等多種耐高溫、耐燒蝕材料，均已被研究作為燒蝕涂料填料。這些填料不僅可以增加涂層的耐高溫性、隔熱性和機(jī)械強(qiáng)度，還可改進(jìn)涂層在經(jīng)受燃?xì)饬鳑_刷時(shí)的表面狀態(tài)，增加高溫吸熱反應(yīng)。這其中，納米技術(shù)的賦能也為填料提供了更多樣化、高性能的選擇，在抗激光燒蝕、載人飛行、艙體外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁等多種應(yīng)用場(chǎng)景下取得了較好的試驗(yàn)效果。

此外，燒蝕涂料的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)近些年也受到了科研關(guān)注。將有機(jī)涂層和無(wú)機(jī)涂層或不同性能的有機(jī)涂層進(jìn)行復(fù)合使用，可以有效提高涂層的整體防護(hù)能力。有些具備耐燒蝕和防腐功能的復(fù)合涂層，不僅為艦載機(jī)、艦載導(dǎo)彈提供了安全良好的使用場(chǎng)景，還能對(duì)艦船的海洋腐蝕起到很好的防護(hù)效果。