陶瓷基高温封严涂层研究现状

随着航空发动机向大推力、高推重比发展,发动机涡轮进口温度进一步升高,要求高压涡轮用可磨耗封严涂层的工作温度能够达到1000℃以上,超过了金属基封严涂层的应用极限,因此陶瓷基高温封严涂层近年来引起了研究者的广泛关注。本文从陶瓷基封严涂层的研究背景、涂层材料与制备工艺、涂层组织性能调控、涂层孔隙率对性能的影响以及新概念陶瓷可磨耗涂层等几个方面介绍了陶瓷基高温封严涂层的研究现状,阐述了陶瓷基封严涂层研究的重要意义和关键问题。     

MCrAlY涂层在航空发动机热端部件上的应用

本文关注航空发动机热端部件上应用的高温涂层,包括MCr Al Y包覆涂层、粘结层和高温可磨耗封严涂层;综述了国内外关于MCr Al Y高温防护涂层、高温可磨耗封严涂层的最新研究进展;讨论了MCr Al Y高温涂层未来的发展。     

高温可磨耗复合梯度涂层喷涂工艺研究

按照常压等离子喷涂工艺路线,选择合理的喷涂工艺参数和复合喷涂材料的配比,使用常压等离子喷涂设备在发动机结构件上制备出了高温可磨耗复合梯度封严涂层。对该涂层显微组织、EDS微区成分、涂层组织抗氧化性和涂层氧化增重曲线的测试分析表明,涂层的结构和性能符合相关标准,制备的涂层达到了高温可磨耗封严涂层的使用要求,并已得到实际应...     

NiAl／BN可磨耗封严涂层摩擦磨损性能研究

利用大气等离子喷涂技术制备NiAl／BN可磨耗封严涂层,采用可模拟可磨耗封严涂层工况的高速／高温摩擦磨损试验机研究了涂层在650℃下的摩擦磨损性能,探究了涂层磨损机理。结果表明,涂层硬度对NiAl／BN封严涂层与K24镍基高温合金叶片间的摩擦系数、涂层磨损量和磨损机理均有明显影响。摩擦系数随涂层硬度增大而增大;涂层磨损量随硬度增大而减小;当硬度为35HR15y和45HR15y时,涂层磨损机理为切削、涂抹、摩擦氧化,当硬度为55HR15y时,涂层磨损机理为涂抹和摩擦氧化。     

镀锡板两片罐装碳酸饮料中铁离子析出来源的分析

用电化学极化技术对镀锡板两片罐装碳酸饮料后卷封区域和罐身内涂层的极化电阻进行了跟踪检测，结果表明，罐身内涂层极化电阻保持稳定，卷封区域极化电阻随灌装时间的延长而降低，说明卷封区域内涂层抗腐蚀性能逐步下降，是饲料中铁离子析出的来源。进一步实验结果证实，卷封区域内涂层的裂缝未能被罐盖密封胶完全覆盖是铁离子析出的原因。     

新型高温封严涂层材料的研究进展

介绍了两种新型的高温封严涂层材料的进展,针对涂层的热处理工艺和涂层的性能进行了简单的介绍,并指出了这类涂层材料的优缺点.     

NiCrAl/NiCg封严涂层高速可磨耗性能研究

NiCrAl/NiCg可磨耗封严涂层可以提高涡轮发动机效率,已广泛应用于航空发动机中高压压气机部位。本文采用高温高速刮擦试验方法对NiCrAl/NiCg封严涂层进行模拟服役工况条件下的可磨耗试验,试验后通过对磨损表面宏观形貌、微观组织形貌、磨损质量以及叶片高度磨损比等数据进行分析以评价涂层的可磨耗性能。结果表明,NiCrAl/NiCg封严涂层在不同的试验条件下均表现出优异的可磨耗性能,可以保护叶片免受损伤;当进给速率由5μm/s提高到500μm/s时,叶片涂层质量磨损比(IQR)值、叶片高度磨损比(IDR)均显著提高,NiCrAl/NiCg封严涂层的可磨耗性有所下降;单次刮削深度是影响NiCrAl/NiCg封严涂层可磨耗性能的重要影响因素,单次刮削深度越小,NiCrAl/NiCg封严涂层的可磨耗性能越优异。该研究为航空发动机应用中叶尖与可磨耗封严涂层相互作用的探索提供了新的基础数据,也为今后封严涂层性能研究及选定提供参考依据。     

镍包硅藻土封严涂层性能研究

以镍铝为底层材料,镍包硅藻土为封严面层材料,采用大气等离子喷涂工艺制备的镍包硅藻土封严涂层, 对其组织和基本性能进行表征,并采用试车考核试验方法研究了镍包硅藻土涂层在长期服役后的涂层性能演变。 结果表明：所制备的涂层组织均匀,涂层硬度为62.57 HR15Y,750 ℃下水淬热震性能良好;经过高温高速试车考核, 涂层表面发现多处擦挂痕迹,涂层硬度提高至82.15 HR15Y,擦挂部位的硬度达到87.09 HR15Y;擦挂区域涂层 近表层组织相对致密平整,有金属组织的堆积,厚度约20 μm,局部可观察到裂纹和掉块;对磨叶片有明显划痕, 且发现涂层组织的粘附转移。     

进给速率对AlSi/PHB封严涂层可磨耗性的影响

可磨耗封严涂层是应用在航空发动机中从而提升其效率的一种材料.本文采用模拟工况法,利用自主研制的BGRIMM-ATR型高温超高速可磨耗试验机对AlSi/PHB封严涂层进行了不同进给速率下的可磨耗实验,研究进给速率变化对AlSi/PHB封严涂层可磨耗性的影响,利用体式显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的宏观和微观形貌...     

高温封严涂层的研究进展

在航空发动机中应用封严涂层可有效提高发动机运转效率、提高使用寿命和降低油耗。新一代高性能航空发动机,要求可耐受更高工作温度的封严涂层材料。本文介绍了高温封严涂层材料的研究进展。     

铜铝聚苯酯封严涂层耐蚀性能和可磨耗性能研究

采用等离子喷涂工艺制备了铜铝聚苯酯封严涂层,完成了 96 h 中性盐雾试验、72 h 酸性大气试验、24 d周期浸润试验以及 450 ℃、线速度 300 m/s、进给速率 5~480 μm/s 的高温高速可磨耗试验,研究了涂层的耐蚀性能和可磨耗性能。结果表明：铜铝聚苯酯封严涂层在 72h 酸性大气腐蚀后,涂层表面光滑平整,未观察到腐蚀产物和点蚀坑;24 d 周期的浸润腐蚀后,涂层颜色未发生明显改变,涂层表面结构完整,未观察到腐蚀产物和点蚀坑;96 h 中性盐雾腐蚀后,涂层表面未观察到腐蚀坑,但涂层表面出现大片褐色斑块;不同进给速率下,叶片进给深度比 IDR 值不大于 9.79 %;检测及分析结果表明,涂层拥有优异的耐腐蚀性能和可磨耗性能。     

铜铝 / 镍石墨封严涂层高温可磨耗性能研究

采用高温高速可磨耗试验机, 在温度为 450 ℃, 刮擦线速度为 350 m/s, 进给速率分别为 10 μm/s、 50 μm/s、 100 μm/s 条件下, 对铜铝 / 镍石墨封严涂层进行了高温高速可磨耗实验; 并利用体式显微镜、 扫描电镜、 能谱对 试样刮擦前后的微宏观形貌进行了分析。 同时, 对试样高温高速磨耗过程中叶尖与涂层之间的作用力和磨损质量 进行了分析。 研究结果表明, 涂层试样经磨削后部分试样表面会出现麻坑, 叶尖表面有涂层转移附着; 涂层粘附 转移现象随着进给速率的增加而减少; 叶尖与涂层之间的最大切向力、 最大径向力、 平均径向力和平均切向力均 随着进给速率的增加而增加, 涂层磨损质量随进给速率的增加而减少。 叶片磨损质量和叶尖磨损比值分析表明, 叶尖与对应的铜铝 / 镍石墨封严涂层构成的体系可磨耗性能匹配性较好。     

溶胶-凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

采用溶胶-凝胶法在不锈钢基体表面制备ZrO₂和Al₂O₃涂层,并对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理.采用高温循环氧化法研究ZrO₂和Al₂O₃涂层抗高温氧化性能,通过电化学阻抗谱和剥蚀法分析溶胶-凝胶法封孔后铝合金氧化膜的耐腐蚀性能.结果表明:ZrO₂和Al₂O₃涂层的抗高温氧化性能随涂层厚度增加而提高;铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能也随封孔次数的增加而提高,但当封孔处理超过8次后,阻抗值和腐蚀程度基本不随封孔次数发生变化;实施相同次数封孔处理后,Al₂O₃溶胶的封孔效果略优于ZrO₂溶胶的封孔效果.      

氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究

等离子喷涂热障涂层技术广泛应用于航空发动机热端部件的高温防护。应用大气等离子喷涂法成功制备了纳米氧化铈氧化钇稳定的氧化锆(CYSZ)涂层,并与常规氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层在1300℃下热处理10小时,研究高温对两种涂层性能的影响,与常规的YSZ涂层相比,CeO2的掺杂使涂层具有更高的稳定性。经过高温处理,CYSZ涂层的相结构没有发生明显变化。显微形貌结果表明,CYSZ涂层没有产生裂纹缺陷,涂层中纳米区域晶粒度随着温度的升高略有增大,这表明了纳米结构的CYSZ涂层具有更优异的高温稳定性。热循环氧化实验结果证明,CYSZ涂层具有更长的热循环寿命以及优异的高温抗氧化性能。     

等离子喷涂YSZ可磨耗涂层孔隙率与力学性能关系研究

本文主要研究了多孔YSZ可磨耗封严涂层孔隙率与其力学性能的关系。采用高能等离子喷涂制备了不同孔隙率自支撑YSZ涂层试样,采用三点弯曲实验研究了孔隙率与YSZ涂层室温和1060℃高温力学性能的关系。结果表明,涂层孔隙率在11.61%～28.80%之间时,室温下涂层断裂韧性为12.48 MPa·m^1/2～20.96 MPa·m^1/2,抗弯强度为17.10 MPa～43.75 MPa,弹性模量为3.64 GPa～13.13 GPa,1060℃下涂层断裂韧性为9.79 MPa·m^1/2～13.71MPa·m^1/2,抗弯强度为20.20 MPa～35.12 MPa,弹性模量为5.15 GPa～11.00 GPa。随孔隙率增加,涂层断裂韧性增加,抗弯强度、弹性模量减小。在中、低孔隙率下,涂层在高温下的抗弯强度、弹性模量和断裂韧性低于室温,在高孔隙率下,高温条件下涂层的抗弯强度、弹性模量高于室温。随着孔隙率的增加,高温条件涂层力学性能的变化趋势相较室温时更为平缓。     

锅炉受热面管的复合涂层防护技术

针对燃煤电站锅炉受热面管磨蚀严重，导致泄露、爆管等事故而被迫停炉检修的情况，根据受热面管的形状、工况条件和使用环境状况，对电弧喷涂工艺以及对若干用于锅炉抗高温磨蚀的喷涂丝材所制备涂层的微观组织结构、硬度、涂层结合性能以及耐冲蚀磨损性能和高温腐蚀性能等进行了深入的研究。结果表明，以超音速电弧喷涂NiAl丝材作为结合底层、金属-陶瓷材料或高Cr材料作为功能层、并辅以高温封孔的复合涂层制备技术，可提高锅炉运行的可靠性和经济性。     

铝含量对镍铬铝膨润土可磨耗封严涂层性能的影响

镍铬铝膨润土涂层是一种用于航空发动机、燃气轮机和透平机等封严部位的中高温可磨耗封严涂层。本文采用化学包覆工艺制备了铝含量在3.33 wt.%～4.68 wt.%之间的镍铬铝膨润土粉末,并通过火焰喷涂工艺制备得到镍铬铝膨润土涂层,研究了粉末铝含量对镍铬铝膨润土涂层组织和性能的影响。结果表明：随着粉末中铝含量的增加,涂层的硬度和结合强度呈现上升趋势;当铝含量为4.68 wt.%时,所制备的复合粉末材料经喷涂后,组织均匀性好,涂层硬度为52.84 HR15Y,结合强度为6.63 MPa,在室温及高温下IDR值均小于6%,可磨耗性能优良。     

可磨耗封严涂层发展及应用

论述了可磨耗封严涂层的应用特点、国内外现阶段涂层的发展,以及涂层的性能测试方法。其中重点列举了几种可磨耗封严涂层的使用条件及应用部位。     

进给速率对AlSi/hBN封严涂层可磨耗性的影响

采用模拟工况的试验方法,利用高温超高速可磨耗试验机,研究了进给速率变化对AlSi/hBN封严涂层—TC4模拟叶片的磨耗行为及刮削性的影响,利用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析了涂层和叶片的宏微观形貌;利用能谱仪(EDS)、X射线衍射分析涂层的相成分,结果表明:在温度为450℃,线速度为300m/s,进给深度500μm情况下,进给速率的改变对AlSi/hBN封严涂层—TC4模拟叶片的宏微观形貌和磨耗机制影响显著,低进给速率时,磨损严重,主要表现为切槽、叶片粘附转移和过热等机制;在中高进给速率时,可磨耗性较好,主要表现为切削和涂层材料向叶片的转移机制。     

可磨耗封严涂层研究现状及发展趋势

介绍了航空发动机可磨耗封严涂层的应用特点,论述了可磨耗封严涂层材料体系的国内外研究发展现状,并重点分析了我国在可磨耗封严涂层制备及应用领域今后需要重点开展的研究方向。