冷卻通道表面處理對超臨界烴熱裂解結(jié)焦的抑制作用.pdf

1、實現(xiàn)高超音速飛行需要解決推動力和熱障兩大難題。吸熱燃料既可通過燃燒提供動力，又可作為冷卻劑滿足冷卻要求，具有巨大的應(yīng)用前景。但燃料裂解過程中不可避免發(fā)生結(jié)焦，成為制約其應(yīng)用的一個主要因素，是實現(xiàn)飛行器高超音速飛行急需解決的問題。
　　本文采用預(yù)氧化、制備MOCVD涂層等方法對321＃不銹鋼管(?3mm×0.5mm)進(jìn)行表面處理，并對預(yù)處理管的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，利用超臨界RP-3的熱裂解反應(yīng)為探針，研究表面處理的裂解結(jié)焦行為。

2、r>　　預(yù)氧化反應(yīng)管表面性質(zhì)不同，結(jié)焦行為有異。600~800oC預(yù)氧化管Cr氧化物不斷向金屬表面遷移，F(xiàn)e、Ni氧化物向金屬內(nèi)部遷移，降低結(jié)焦，但同時產(chǎn)生大量空缺位提供滲碳通道，最終導(dǎo)致結(jié)焦量雖依次降低仍高于空管，只有900oC預(yù)氧化管表面形成一層致密的Cr2O3膜才得以抑制，幾乎不生成纖維碳。
　　以仲丁醇鋁為原料，采用MOCVD法，在不銹鋼管內(nèi)壁制備了厚度為318-1280nm的Al2O3涂層。XRD結(jié)果顯示Al2O3涂層本

3、質(zhì)上為無定形態(tài)。隨著涂層厚度從318nm增加到1280nm，涂層的結(jié)焦抑制率從37％提高到69%。TPO和SEM的分析結(jié)果表明Al2O3涂層不僅抑制金屬催化焦的形成，也抑制芳烴聚合焦的生成。
　　對比MOCVD法制備的1μm厚的Al2O3、TiO2和ZrO2三種涂層，結(jié)焦抑制率分別為64%、60%和23%。ZrO2涂層由于抗熱沖擊性能較差，高溫下從金屬表面剝落，抑制結(jié)焦效果較差。
　　涂層同時抑制催化焦炭和裂解焦炭形成的機(jī)制