【毕业设计】高温高发射率红外辐射涂层

红外辐射是指波长介于可见光与微波之间，即的电磁辐射，从光谱上看，它正好位于红外光之外，因此被称为红外辐射。

任何物体的温度高于绝对零度，都会时刻不间断地辐射能量，同时也都会不间断地吸收其它物体辐射出来的能量，并且把吸收的能量转化成热能再辐射。

整个自然界就是处在这种不间断的辐射和不间断的吸收能量的过程中。

红外辐射和物质分子的热运动有着内在的密切联系。

物质分子做热运动时都会发射电磁波，而物质分子热运动的频率正好处于红外范围，所以发射的电磁波主要就是红外辐射。

反过来，当定频率的红外辐射照射到物体上，且红外辐射频率与物质热运动频率致时，红外辐射就会很快被物质共振吸收而转化为分子的热运动。

发射率基尔霍夫提出了黑体辐射的概念，假设了个能全部吸收入射能量的物体，即绝对黑体。

黑体具有最佳的辐射特性，在任何温度下都能全部吸收和发射任何波长的辐射。

般物体的辐射性能在任何波长都低于黑体，通常用发射率来表示物体的辐射性能接近黑体的程度。

发射率是表征指定材料的特征常数，也称为辐射率或黑度，其定义为在相同条件下，物体的辐射出射度与黑体的辐射出射度之比，用符号ε表示ε武汉理工大学硕士学位论文式中实际物体在温度时的辐射出射度相同条件下黑体在温度时的辐射出射度。

发射率是个介于和之间的数值，是非黑体的辐射特性接近黑体程度的标志。

显然，实际物体的黑度值越接近，它们的辐射也越接近黑体辐射。

由于材料的发射率值跟测定条件有关，因此，在报道测量结果时应指明测试条件。

由于发射率与测量方向有关，所以有下述几种的不同定义方式。

半球全发射率半球发射率是辐射体单位面积向半球空间的辐射出射度与同温度下黑体的辐射出射度之比。

它表征了物体在半球空间内的发射量接近黑体发射量的程度。

半球全发射率或半球积分发射率定义式为ε半球全发射率表征了物体向半球空间在∞的整个波长范围内的发射能力。

半球光谱发射率εε是波长的函数，它表征了物体在温度下，波长处向半球空间的发射接近黑体发射程度。

方向发射率方向发射率又称定向发射率或角比发射率。

它表示与辐射表面法，马刘宝，朱靖红外辐射涂料的研究与发展趋势表面技术潘儒宗，邓尉林高性能红外辐射材料研制途径探讨红外与毫米波学报周建初，陈建康，屠平亮优质高温红外涂料的研制与应用红外技术马乐平，张斗新型红外辐射陶瓷涂层技术的研究与发展节能徐庆，陈文，郑锦霞，袁润章过渡金属氧化物体系红外辐射陶瓷的研制陶瓷学报武汉理工大学硕士学位论文徐庆，陈文，胡勇胜，郑锦霞，袁润章体系红外辐射材料的结构与应用硅酸盐通报徐庆，陈文，袁润章体系尖晶石的结构和红外辐射特性矿物学报，欧阳德刚，周明石，张奇光，罗安智红外辐射涂料的组成与性能钢铁研究欧阳德刚，周明石，张奇光，罗安智提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析钢铁研究欧阳德刚，胡铁山，罗安智，赵修建过渡金属氧化物系红外辐射涂料抗热震性实验研究钢铁研究欧阳德刚，赵修建，胡铁山红外辐射涂料的研制与应用现状及其发展趋势武钢技术欧阳德刚，胡铁山，罗安智，赵修建高辐射材料辐射机理的研究钢铁研究，欧阳德刚过渡金属氧化物系红外辐射涂料的结构性能及其工业应用博士学位论文武汉武汉工业大学材料学院，闫国进堇青石红外辐射复相陶瓷的研究硕士学位论文武汉理工大学，刘晓芳过渡金属氧化物固溶堇青石体系红外辐射材料结构与性能研究硕士学位论文武汉理工大学，程旭东，李丹虹，王晋春尖晶石型高温红外辐射涂层材料的制备和研究涂料工业张虎，王小群，廖芳平，杜善义镍铬复合溶胶的制备及其在高发射率涂层中的应用功能材料顾幸勇，罗婷，张爱华，吴军明制备工艺对系常温红外辐射材料结构及发射率的影响红外技术雷中伟，张英，闻荻江过渡金属氧化物系红外辐射材料的制备山东陶瓷张英，雷中伟，闻荻江，掺杂体系红外辐射材料的合成与表征激光与红外，张英，闻荻江，固溶尖晶石结构的红外辐射性能材料科学与工程学报武汉理工大学硕士学位论文雷中伟过渡金属氧化物系列红外辐射材料研究硕士学位论文苏州苏州大学，张英，甘久辉，闻获江掺杂红外辐射陶瓷材料的研究红外技术张英，闻获江掺杂尖晶石红外辐射材料的合工晶体学报张英，闻获江稀土离子掺杂陶瓷在特定波段的红外辐射性能硅酸盐学报周基炜，王小群，韩杰才红外高发射陶瓷涂层发射率与厚度关系复合材料学报，夏新，金毅，李文军，陶导先提高高温红外辐射涂料辐射性能的探索红外技术欧阳德刚，胡铁山，赵修建红外辐射涂料制备技术与方法的研究钢铁研究饶瑞，孙国才堇青石系红外辐射陶瓷的结构与性能研究中国陶瓷，胡庚祥，蔡珣材料科学基础上海上海交大出版社，刘顺妮硅酸盐物理化学武汉，武汉工业大学出版社，邓飞飞水润滑低摩擦系数陶瓷涂层摩擦副的研究硕士学位论文武汉武汉理工大学，杨章富纳米氧化锆基热障烧蚀复合涂层的制备与研究硕士学位论文武汉武汉理工大学，任平空心微球的制备和研究进展材料导报邓世均高性能陶瓷涂层北京化学工业出版社，高小琴高发射率红外辐射陶瓷制备与性能研究硕士学位论文西安西安科技大学材料学院，杨南如无机非金属材料测试方法武汉武汉工业大学出版社，武汉理工大学硕士学位论文陆佩文无机材料科学基础武汉武汉工业大学出版社，闻辂矿物红外光谱学重庆重庆大学出版社彭世文，刘高魁矿物红外光谱图集北京科学出版社，祁景玉射线结构分析上海同济大学出版社，武汉理工大学硕士学位论文附录攻读硕士期间发表的论文，叶卫平，陈武，等用研究微波渗硼扩散问题热加工工艺武汉理工大学硕士学位论文致谢本学位论文在叶卫平教授和程旭东教授共同的悉心指导和严格要求下完成的。

两位老师渊博的学识高尚的情操严谨的治学态度高度的责任心和敬业精神平易近人的工作作风使我终身受益。

在整个课题研究过程中，两位老师直给予我全力的帮助和精心的指导，更在生活上给予关心指导鼓励和爱护，是他们给了我许多学习和锻炼的机会，使我在硕士学习期间取得了很大的进步。

特在论文完成之时，谨向两位恩师表示衷心的感谢，并致以崇高的敬意。

感谢两年半来与我共同学习工作的师兄弟，感谢师兄邓飞飞张子军高忠宝杨章富在学习期间给予的无私细致的指导和帮助，为论文写作提了大量建设性的意见，感谢毛昉陈明励德亮张琦闵捷肖巍孟令娟叶菲的热心支持与帮助，感谢所有关心我的朋友们所给予的无私帮助。

特别感谢父母在精神和物质上的贯支持和鼓励，使我能安心致力于学业并不断进步。

陈武年月于武昌马房山申请工学硕士学位论文高温高发射率红外辐射涂层的制备与研究培养单位材料科学与工程学院学科专业材料学研究生指导教师叶卫平教授程旭东教授年月分类号密级学校代码学位论文题目高温高发射率红外辐射涂层的制备与研究英文题目研究生姓名陈武姓名叶卫平职称教授单位名称材料学院邮编姓名程旭东职称教授博导单位名称新材所邮编申请学位级别硕士学科专业名称材料学论文提交日期年月论文答辩日期年月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人年月指导教师独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名日期关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留使用学位论文的规定，即学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文。

保密的论文在解密后应遵守此规定签名导师签名日期武汉理工大学硕士学位论文摘要高温红外辐射材料在高温下具有优异的辐射性能，在工业炉节能提高红外加热器热效率航天器热控制等方面有着广泛应用。

红外辐射材料传统的应用方法是添加定量的无机粘结剂，制成涂料以刷涂的方式附着于耐火材料构筑的炉衬上。

由于该工艺制备的涂层与金属基体之间结合力不强，抗热震性能较差等原因使得红外辐射涂料在金属电阻带罩式退火炉金属内罩等金属表面的应用还不多。

等离子喷涂工艺由于在金属基体上制备的陶瓷涂层结合力和抗热震性能优良，已经广泛应用于制备耐磨涂层热障涂层和可磨耗封严涂层等，但应用等离子喷涂制备红外辐射涂层国内外却鲜有报道，本文将采用等离子喷涂制备红外辐射涂层。

本实验室李丹虹等人在年研制出以为主要成分的红外辐射材料，发射率在达到。

本次实验以和为主要成分，采用喷雾干燥法制成球形团聚粉末，将该粉末进行高温焙烧，获得流动性好的喷涂用粉。

采用等离子喷涂工艺，在铜片基体上制备色泽纯黑且均匀的涂层。

对喷雾干燥工艺制备的粉末样品进行形貌观察发现粉末在焙烧前后都呈球形，虽然经过焙烧后流动性有所下降，但仍能满足等离子喷涂的要求。

由于喷雾干燥工艺制备粉末仅为原料通过粘结剂的简单混合，因此需要将粉末进行高温焙烧，使粉末中具有高发射率物相存在，为确定其最佳焙烧温度，对样品分别在不同温度下进行焙烧发现焙烧后粉末的成分为和，且反应比较充分，所以选择粉末的焙烧温度为。

对等离子喷涂制备的涂层进行分析发现涂层和喷涂粉末的相组成相同。

当不添加时，涂层中主要由和组成，发射率在达到当加入量时，涂层中含有高发射率的和，发射率达到但当增加至时会阻碍的形成，使得红外发射率下降。

制备的涂层具有良好的热稳定性能，优异的结合强度和抗热震性能。

关键词喷雾干燥等离子喷涂红外辐射涂层发射率武汉理工大学硕士学位