摘要
SiCp/Al复合材料以其优异的综合性能被应用于飞机机身、先进武器以及航空发动机的制造当中，但是其服役过程中面临着严重的结冰、污染、腐蚀及磨损等问题，而在其表面制备超疏水功能表面实有效解决上述问题、提高其服役性能的有效途径之一。基于此，本文对SiCp/Al复合材料超疏水功能表面的制备及其性能进行了研究。首先，通过化学腐蚀法与激光刻蚀结合化学腐蚀法分别制备了SiCp/Al功能表面;其次采用SEM、EDS、接触角仪对试样表面的形貌、元素组成和润湿性进行表征，并通过有限元仿真和实验确定了弹跳性能最佳的微槽结构;然后从防冰性能、防污性能以及稳定性等方面对试样的性能进行分析。论文主要研究内容如下: (1)采用化学腐蚀法制备了单级微结构表面;采用激光刻蚀结合化学腐蚀法制备了有序微槽和无序组织相结合的多级微结构表面;对两种方法所制备试样的疏水性能及其表面特征进行了对比，结果表明，二级微结构表面低表面能处理后，接触角达到163.8°，滚动角小于1°，疏水性较强;而SiC颗粒粒径对试样的水接触角影响不大;此外，试样接触角的大小与表面氟元素含量有关。 (2)对SiCp/Al复合材料功能表面液滴弹跳过程进行分析，仿真结果表明，相对于三角形和梯形微结构，矩形与半圆形微结构弹跳性能较好，且矩形微结构表面对较大速度以及体积范围的液滴均具备良好的排斥性;实验结果验证了仿真结果的正确性，且表明了SiC颗粒粒径对弹跳性能影响较小。 (3)对试样的防结冰性能和稳定性等进行了研究，结果表明，在本文实验条件下，试样具有减少结霜、延缓结冰、降低除冰载荷的效果，且具备良好的化学、温度和机械稳定性。随着SiC粒径增大，试样的防霜、防冰性能减弱，化学稳定性增强，温度稳定性和机械稳定性等变化不大。 (4)对试样的防污性能进行了研究，结果表明试样具备优异的防污性能，且SiC粒径对其无影响;多次融冰、温度突变对表面的防污性能影响较小;机械除冰过程对表面防污性能具有一定影响，其程度随着SiC粒径的减小而减小;酸液腐蚀降低了表面的防污性能，SiC粒径越小，影响越大。
NETL