- Polydimetyl siloxan: CH 3 CH
4 MSi0,5Zr1,05 5MSi1,05Zr0,
3.7.2. Thử nghiệm sơn phủ trên vỏ động cơ CT-
3.7.2.1. Thử nghiệm thực tế lớp sơn chịu nhiệt sử dụng hỗn hợp nanosilica và nano zirconi oxit chưa biến tắnh
Từ các kết quả thử nghiệm trên, mẫu sơn đã được thử nghiệm áp dụng trên vỏ động cơ CT-18. Đơn nghiên cứu mẫu sơn chưa biến tắnh MSi0,75Zr0,75 được sử dụng sơn lên lớp vỏ (bên trong và bên ngoài) động cơ CT-18. Sau đó, các mẫu động cơ thử nghiệm được phủ các lớp sơn chịu nhiệt với chiều dày các lớp phủ trong lòng động cơ từ 200 đến 300 μm. Tiếp theo, vỏ động cơ được sấy theo chế độ sấy MS-3
123
được chỉ ra trong bảng 3.27. Cuối cùng, để ổn định lớp sơn trong vỏ động cơ CT-18 7 ngày trước khi đưa đi đốt thử nghiệm trong điều kiện thực tế với thời gian cháy trong 25 giây.
Hình ảnh động cơ trước và sau khi thử nghiệm được chỉ ra ở hình 3.54.
a. Mẫu sơn Nga trước thử nghiệm b. Mẫu sơn MSi0,75Zr0,75 trước thử nghiệm
c. Mẫu sơn Nga trong thử nghiệm d. Mẫu sơn MSi0,75Zr0,75 trong thử nghiệm
e. Mẫu sơn MSi0,75Zr0,75 sau thử nghiệm
Hình 3.54. Hình ảnh đốt thử nghiệm động cơ CT-18 sử dụng mẫu sơn MSi0,75Zr0,75 và mẫu sơn của Nga
Từ hình 3.54 chỉ ra rằng, đối với các mẫu động cơ CT-18 của Nga trong quá trình đốt thử nghiệm, đáy động cơ CT-18 có màu đỏ rực, tạo phấn trắng (như hình 3.54c) do nhiệt sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu trong động cơ làm tăng nhiệt độ dưới đáy động cơ, nhưng màng sơn không bị bong tróc, phồng rộp. Đối với động cơ CT-18 sử dụng mẫu sơn MSi0,75Zr0,75, dưới đáy động cơ trong quá trình đốt thử nghiệm không có sự thay đổi màu sắc do đốt nóng trong quá trình thử nghiệm (như trong hình 3.54d). Điều này chỉ ra hiệu quả cách nhiệt của lớp phủ chịu nhiệt trong lòng vỏ động cơ CT-18. Tuy nhiên, sau khi đốt thử nghiệm, mẫu sơn MSi0,75Zr0,75 cũng bị bong tróc phồng rộp một phần.
Điều này được chứng minh qua các kết quả đo sự gia tăng nhiệt độ trong suốt quá trình đốt thử nghiệm động cơ CT-18. Kết quả đo lường được chỉ ra như hình 3.55.
Hình 3.55. Nhiệt độ dưới đáy vỏ động cơ CT-18 trong quá trình đốt thử nghiệm
3.7.2.2. Thử nghiệm thực tế lớp sơn chịu nhiệt sử dụng hỗn hợp nanosilica và nano zirconi oxit đã biến tắnh
Lớp sơn phủ theo đơn công nghệ chế tạo sơn MSi0,45Zr1,05BT (bảng 3.24) cho thử nghiệm thực tế trên động cơ CT-18 đã được sử dụng. Hình ảnh mẫu động cơ CT-18 sau khi đốt thử nghiệm được chỉ ra ở hình 3.56.
125
a. Động cơ CT-18 sử dụng mẫu sơn MSi0,45Zr1,05BT sau khi đốt thử nghiệm
b. Động cơ CT-18 sử dụng sơn của Nga sau khi đốt thử nghiệm
Hình 3.56. Hình ảnh đốt thử nghiệm mẫu động cơ CT-18 sử dụng mẫu sơn MSi0,45Zr1,05BT và mẫu sơn của Nga
sau khi đốt thử nghiệm đáp ứng được các yêu cầu thử nghiệm và tương đương với mẫu sơn Nga. Lớp sơn phủ được nghiên cứu chế tạo trong luận án, sau khi đốt thử nghiệm bị bong tróc rạn nứt ở một vài vị trắ phần đáy động cơ, gần loa phụt do chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt, còn tại vị trắ thành động cơ, màng sơn phủ gần như không thay đổi và tương đương với kết quả đốt thử nghiệm vỏ động cơ CT-18 sử dụng lớp sơn phủ của Nga.
127
KẾT LUẬN
Nghiên cứu tổ hợp vật liệu sơn chịu nhiệt trên cơ sở nhựa silicon và định hướng sử dụng, đã thu được một số kết quả như sau:
1. Lựa chọn được nguyên liệu để chế tạo sơn chịu nhiệt gồm: nhựa silicon loại polymetyl phenyl siloxan Ờ Silres Ren 50, bột nhũ Al Ờ ZQ-40813, bột TiO2 Ờ R996, phụ gia chịu nhiệt nanosilica (Nanoparticles Labs) và nano zirconi oxit
(Nanoparticles Labs), bentonit và dung môi - xylen.
2. Biến tắnh được bề mặt nanosilica và nano zirconi oxit bằng PDMS với tỷ lệ hàm lượng tối ưu nano silica/PDMS = 1/0,75 và nano zirconi oxit/PDMS = 1/0,5 ở điều kiện nhiệt độ phản ứng 200oC trong thời gian 02 giờ.
3. Lựa chọn được thành phần của sơn chịu nhiệt cụ thể: phụ gia nano đã biến tắnh bề mặt bằng 1,5%; bột nhũ Al bằng 12%, TiO2 bằng 9%; polymetyl phenyl siloxan bằng 56% (50% silicon trong dung môi xylen); bentonit bằng 0,5%; xylen bằng 21% và tối ưu hóa được tỷ lệ hàm lượng các phụ gia nano đã biến tắnh bề mặt là SiO2/ZrO2 = 0,45/1,05.
4. Nghiên cứu ảnh hưởng một số yếu tố công nghệ trong quá trình sơn phủ đến tắnh chất của màng sơn chịu nhiệt gồm: quá trình xử lý bề mặt, chiều dày màng sơn, quá trình sấy.
5. Thử nghiệm khả năng chịu sốc nhiệt của màng sơn cho thấy, màng sơn được chế tạo có khả năng chịu nhiệt tốt lên đến 1050oC trong thời gian 25-30 giây; các chỉ tiêu kỹ thuật còn lại (tắnh chất cơ lý, khả năng chịu môi trường mù muối, UV, kiềm, axit, dầu nhờn,...) có thể đáp ứng được yêu cầu để ứng dụng trong động cơ CT-18. Tiến hành thử nghiệm sơn phủ (theo mẫu sơn MSi0,45Zr1,05BT) lên vỏ động cơ CT-18 và đốt thử nghiệm, cho thấy khả năng chịu nhiệt của loại sơn này đáp ứng được yêu cầu của quá trình thử nghiệm động cơ CT-18 và tương đương với sản phẩm sơn cùng loại của Nga.