【摘 要】
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红外发射率是材料的一个重要物理性能,其数值高低对物体的红外辐射（热辐射）行为有很大影响。物体的红外辐射主要由其表面层的红外发射率决定,为了改变材料的辐射特性且兼顾该材料的其它性能,通常在其表面涂覆具有特殊发射率的涂层来改变其红外辐射性能,实现材料在特定场合的应用。红外功能涂层主要分为高红外发射率和低红外发射率涂层两类。高红外发射率涂层主要有两个应用领域:一是作为航天器TPS（热保护系统）最外层材料
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红外发射率是材料的一个重要物理性能,其数值高低对物体的红外辐射（热辐射）行为有很大影响。物体的红外辐射主要由其表面层的红外发射率决定,为了改变材料的辐射特性且兼顾该材料的其它性能,通常在其表面涂覆具有特殊发射率的涂层来改变其红外辐射性能,实现材料在特定场合的应用。红外功能涂层主要分为高红外发射率和低红外发射率涂层两类。高红外发射率涂层主要有两个应用领域:一是作为航天器TPS（热保护系统）最外层材料,利用其高红外发射率特性加快航天器表面散热,从而起到降低结构部件温度的作用;二是应用于高温炉膛内壁提高炉膛耐火材料的辐射性能,从而提高输入热能的利用率,达到节约能源的目的。而低红外发射率涂层可以降低基体材料向外界释放红外信号的强度,从而降低物体被红外探测设备（红外成像仪、红外制导导弹）识别或捕捉的几率,实现红外隐身功能和提高目标物体的生存能力。钙钛矿陶瓷是一类拥有相同晶体结构（ABO3）的材料,该类材料具有一系列优异的物理和化学性质,而且可以通过使用不同的元素或进行掺杂来调控其相关性能。近年来钙钛矿陶瓷的红外性能得到了一些学者的关注和研究,相关研究表明通过对钙钛矿ABO3中A、B位元素的调控可改变其红外发射率,进而成为一种制备红外功能涂层的潜在材料。基于此,本论文选择了 LaBO3和YBO3系钙钛矿材料作为研究对象,以Y2O3,La2O3,Cr2O3和Mn3O4氧化物为原料,使用高温固相反应法合成了名义成分为YCrxMn1-xO3和 LaCrxMn1-xO3（其中x=0,0.25,0.5,0.75,1）的钙钛矿陶瓷粉体材料。研究结果表明,LaBO3系粉体的红外发射率（600℃,3-5μm）高于相同条件下YBO3系粉体的红外发射率;而且当A位元素一定时,B位元素对两个系列粉体的红外发射率表现出相同的影响规律,其红外发射率会随B位中Mn含量的增加而增大。本论文所制备的粉体中,在600℃、3-5μm波段测试条件下,LaMnO3粉末的发射率最高,其值为0.922,最低的为YCrO3粉末,其发射率数值为0.751。使用LaMnO3粉末作为制备高红外发射率涂层的主要材料,使用自制的耐高温磷酸盐作为粘结剂,采用涂料法制备了 LaMnO3-磷酸盐无机涂层。该涂层在600℃具有较高的红外发射率,其中在3-5μm波段为0.94,8-14μm波段为0.93。将该涂层喷涂于金属块体表面时,在相同的加热条件下,涂覆涂层的试样升温速率明显低于没有涂层的试样,可使Ti65合金稳态温度降低72℃、316L不锈钢稳态温度降低45℃。将该涂层喷涂于耐火材料腔体内壁时,在相同加热条件下其升温速率高于没有涂层的腔体,表现出一定的节能效果。在本论文模拟实验中,其节能效率可达13.2%。使用发射率最低的YCrO3粉体作为制备低红外发射率涂层的主要材料,使用金属Ag和YCrO3复合,进一步降低其高温下的红外发射率。使用Ag粉和YCrO3粉末为原料,通过球磨法制备了YCrO3嵌入Ag表面的类球形Ag-YCrO3复合粉末。以该复合粉末为原料,采用冷喷涂技术在高温合金表面制备了在高温下具有低红外发射率的Ag-YCrO3复合涂层,该涂层在3-5μm波段600℃和900℃下的发射率分别为0.665和0.376。该涂层具有优异的耐盐雾-热暴露（900℃）性能。而且经过20次盐雾-热暴露循环后,该涂层的结合强度会升高,同时涂层的发射率会进一步降低,以上结果表明该涂层可实现有效的红外隐身功能。
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