航空发动机篦齿类零件耐磨封严涂层的工艺控制

等离子喷涂工艺制备的 Ni-5%Al/Al2O3 -TiO2 耐磨封严涂层广泛应用于航空发动机篦齿封严系统中,涂层厚度对提升发动机效率有着至关重要的作用,随着封严篦齿间隙从 1.0 mm 减小到 0.2 mm,气体实际泄漏流量减小幅度可达 73%。由于篦齿零件形状复杂,主要对批生产中篦齿零件常见的涂层厚度和外观控制进行了研究,通过采用硅橡胶和金属工装共同保护的方式,避免了涂层局部堆积情况并消除了涂层边界的毛刺等缺陷。此外,通过建立试片与篦齿涂层厚度的对应关系,对比了不同测量方式间的差异,实现了批生产过程中对篦齿涂层的间接控制,从而实现了该类零件涂层厚度的高效无损检测。     

新型航空发动机用 Ni-cBN 主动切削涂层切削性能研究

篦齿封严是航空发动机中的一种封严结构,为避免篦齿在服役过程中发生磨损,需在其表面制备防护涂层。国内多采用等离子喷涂氧化铝类耐磨涂层,但在苛刻工况下易剥落,防护性能欠佳。国际上近年出现一种采用复合电沉积工艺制备的新型主动切削涂层,性能更优。镍 - 立方氮化硼 ( Ni-cBN ) 是新型主动切削涂层中典型的一种。在 FGH95 基材试片和仿形模拟件上采用复合电沉积工艺制备了新型 Ni-cBN 主动切削涂层,研究了其在高温高速条件下与GH3536金属蜂窝的切削性能。结果表明,新型Ni-cBN涂层可在金属蜂窝上切割出形状规整的沟槽,对磨温升降低约 80 ℃,无过热灼烧迹象,热稳定处理后涂层仍保持切削能力,表现出优异的切削性能。     

可磨耗相尺寸对脆性断裂机制封严涂层可磨耗性的影响研究

选取了四种脆性断裂机制镍基封严涂层,采用高温高速可磨耗试验机测试了涂层与高温合金和钛合金模拟叶片对磨的可磨耗性,分析研究了涂层可磨耗相尺寸、涂层硬度、可磨耗性及测试参数的关系。结果表明,对于可磨耗相尺寸不同的脆性断裂机制封严涂层,其可磨耗性均随进给速率的增大而降低;可磨耗相尺寸不同的脆性断裂机制封严涂层,其可磨耗性与涂层硬度有较好对应关系,硬度越低可磨耗性越好;小尺寸可磨耗相涂层在中低进给速率下可磨耗性表现较好,而大尺寸可磨耗相涂层在高进给速率下具有较好的可磨耗性。     

航空发动机叶片叶尖耐磨封严涂层技术及其发展

航空发动机封严涂层体系是控制其转子和静止件间隙的主要措施,其中叶片叶尖耐磨封严涂层可以使叶尖在与机匣或外环块封严结构或涂层刮擦时得到保护,并达到缝隙最小化的设计要求.本文综述了国内外叶片叶尖耐磨封严涂层的材料组成、制备工艺、应用及其优缺点,简述了国内耐磨封严涂层技术现状及发展要求,提出了针对新型高性能航空发动机的发展迫...     

彩色涂层钢板生产中涂层厚度的控制

彩色涂层钢板的生产过程中,涂层的厚度直接影响产品的成本和质量.总结了涂层厚度的控制方法,并介绍了各种方法的特点和适用条件.     

高温超高速试验系统及封严涂层评价体系的研究进展

封严涂层应用于飞机发动机转动部件与机匣之间,能够有效提高发动机效率、降低油耗,同时对叶片起到保护作用。可磨耗性为封严涂层的重要评价指标,本文综述了国内外可用于封严涂层可磨耗性评价的相关设备及评价体系,对比分析了转速、最高加热温度、试样进给速率等设备参数,评述了涂层表面粗糙度、叶片磨损量、刮擦速度等检测评价方法,并在此基础上对用于封严涂层可磨耗性的评价设备及体系的发展方向进行了展望。     

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。     

涂层结构对AlSi/PHB封严涂层热应力影响的有限元分析

可磨耗封严涂层是提升航空发动机气密性和运行效能的一种重要途径,而涂层结构对其热应力及使用寿命具有重要影响。本研究以AlSi/PHB封严涂层为研究对象,利用ABAQUS有限元仿真软件和Python编程语言建立了具有不同结构参数的涂层有限元模型,系统研究了面层厚度、聚苯酯颗粒及孔隙结构特性对热震工况下涂层热应力的影响规律。结果表明：当面层厚度为0.1 mm～1.9 mm时,面层厚度对涂层-基体界面应力的影响小于其对涂层侧面应力的影响,且当面层厚度超过0.3 mm左右时,涂层中出现最大拉应力的部位由涂层-基体界面转变为涂层侧面;当聚苯酯颗粒含量为30 vol.%～50 vol.%时,随着聚苯酯含量的增加,涂层-基体界面和涂层侧面的峰值应力均波动不明显;当面层孔隙率为5 vol.%～15 vol.%时,涂层-基体界面峰值应力随孔隙率的增大呈现先降低后增大的趋势;当孔隙直径为60μm～110μm时,涂层内部峰值拉应力随孔隙直径的增大而增大。综合考虑涂层结构与热应力的关系,AlSi/PHB封严涂层的结构参数优选为：面层厚度为0.3 mm～1.1 mm之间,聚苯酯颗粒含量为40 vol.%～50 v...     

新型铝基氮化硼封严涂层材料及其涂层组织性能的研究

本文以铝粉及六方氮化硼为原材料,添加粘结剂,采用固相混合的方法制备了复合型铝基氮化硼封严涂层材料;采用等离子喷涂方法制备了封严涂层,并对喷涂后涂层的微观结构、硬度、结合强度和抗热震性等进行了研究。试验表明,该种涂层材料粉末具有良好的物理、化学性能,且喷涂后的涂层各项性能良好,可作为一种新型的封严涂层材料加以应用。     

不粘锅纳米涂层的剖面解析

不粘锅广泛应用于人们日常烹饪中,其耐用性和安全性与人体健康息息相关。不粘锅的使用性能主要取决于表面涂层质量,目前常规涂层测试手段并不能分析涂层的成分和构造,从而难以精确评价涂层的使用性能。实验用剖面金相、波谱和能谱成分分析等技术方法解析了不同厂家纳米锅的涂层。首先用波谱仪分析了涂层表面的成分,然后用剖面金相分析了涂层的构造,结果表明,不同品牌不粘锅的涂层均由外层有机物和内层无机物组成,其中外层有机物均为聚四氟乙烯,厚度约14~30μm,不同品牌锅的内层无机物成分和厚度差异很大,成分为类金刚石或纳米氧化铝颗粒和硅颗粒的混合物,厚度分布在12~100μm之间。不同涂层的差异直接导致涂层表现出不同的硬度和附着牢固性能。实验方法可以分析涂层的构造、缺陷状况、厚度等,进而评定涂层的质量状况,弥补现有标准中规定的实验方法的不足。     

低压等离子喷涂耐高温涂层残余应力检测及分析

采用低压等离子工艺制备耐高温可磨耗涂层,通过光学显微镜观察了耐高温涂层的显微结构,采用逐层法与曲率法相结合的检测技术,对不同厚度涂层残余应力进行检测,形成了涂层厚度与残余应力分布及趋势图,运用热处理技术控制和消除涂层内部残余的涂层应力。结果表明,低压等离子喷涂的耐高温涂层表面残余应力随着涂层厚度的增加而增大,当涂层厚度达到0.6mm左右极限时,涂层会发生自然开裂,采用热处理的工艺方法可以减少涂层内的热应力导致的涂层残余应力。     

绝缘涂层在电动机调心轴承座上的应用

运用热喷涂工艺在电动机调心轴承座内表面喷涂防止轴电流产生的涂层,工艺简单,涂层厚度均匀可控,与基体附着力强,机械性能和绝缘性能优良,无需润滑、耐磨损、噪声低、无污染。     

大力发展纳米表面工程

表面工程是当今材料科学与工程领域中一个特别重要、极具活力和备受关注的领域.纳米热喷涂开创了纳米表面工程新时代,并成为热喷涂技术新的发展方向.作者综述了纳米热喷涂涂层技术研究现状,指出未来我国应重点支持以下几个方面的研究:1.纳米热喷涂涂层成分结构设计和可控制备研究;2.有一定应用背景的或表现出优异性能的热喷涂涂层技术的...     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

前驱体碳化粉末反应火焰喷涂制备TiC增强金属复合涂层

采用前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C和Ti-Ni-C两种体系的反应热喷涂复合粉末,通过氧乙炔火焰喷涂原位合成并沉积了TiC增强Fe基和Ni基复合涂层.利用XRD、SEM和EDS研究了复合粉末、涂层的相组成和组织结构,考察了TiC/Fe、TiC/Ni复合涂层的硬度和耐磨性.结果表明: 复合粉末在喷涂过程中反应充分,可分别生成以Fe和Ni为粘结相的TiC增强涂层;两种涂层都是由TiC颗粒均匀分布的复合强化片层和TiC聚集片层叠加而成,TiC/Fe复合涂层的片层较薄,而TiC/Ni涂层中TiC的聚集片层较少;TiC/Fe涂层的硬度高于TiC/Ni涂层,两者的耐磨性能分别约为Ni60涂层的11倍和6倍.     

Residual stresses in high-velocity oxy-fuel metallic coatings

X-ray based residual stress measurements were made on type 316 stainless steel and Fe₃Al coatings that were high-velocity oxy-fuel (HVOF) sprayed onto low-carbon and stainless steel substrates. Nominal coating thicknesses varied from 250 to 1500 μm. The effect of HVOF spray particle velocity on residual stress and deposition efficiency was assessed by preparing coatings at three different torch chamber pressures. The effect of substrate thickness on residual stress was determined by spraying coatings onto thick (6.4 mm) and thin (1.4 mm) substrates. Residual stresses were compressive for both coating materials and increased in magnitude with spray velocity. For coatings applied to thick substrates, near-surface residual stresses were essentially constant with increasing coating thickness. Differences in thermal expansion coefficient between low-carbon and stainless steels led to a 180 MPa difference in residual stress for Fe₃Al coatings. Deposition efficiency for both materials is maximized at an intermediate (∼600 m/s) velocity. Considerations for X-ray measurement of residual stresses in HVOF coatings are also presented.     

真空冷喷涂LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2涂层颗粒沉积行为研究

真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池,基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2(NMC)三元材料正极涂层,使用扫面电子显微镜(SEM)观察了NMC涂层的表面及截面微观形貌,使用X射线衍射(XRD)对涂层的相结构进行了测试,使用3D激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件对NMC涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂NMC涂层中可以观察到明显颗粒破碎沉积现象,涂层结构致密。NMC粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致NMC颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂层厚度的线性调控。     

基于大气等离子热喷涂的发动机缸体缸孔内壁涂层工艺

基于国内汽车主机厂对量产发动机缸孔喷涂的需求, 以某公司某型号发动机为例, 开发了基于 APS 的缸 孔涂层工业化量产工艺, 并对大气热喷涂缸孔内壁的工作机理、 前处理、 后处理等加工工序、 质量检测方法进行 研究和介绍, 为 APS 缸孔涂层工业化量产工艺开发提供理论支持和应用分析。     

热喷涂工业与应用趋势(英文)

本文综述了热喷涂工业的技术趋势和应用趋势。为提高涂层的性能,高速热喷涂技术的发展得到了较多的重视。混合喷涂技术及新型热喷涂材料如高纯和超细及纳米材料在制备功能涂层方面也得到了研究。为提高电厂及航空发动机燃机效率,新型TBC和高温可磨耗涂层正在得到研究。在环保问题方面,新的改进型涂层如HVOF喷涂细碳化物涂层正在得到研究,以替代镀铬技术。     

广州新电视塔钢结构热喷涂防腐蚀方案探讨

针对广州新电视塔钢结构的表面防护要求,通过对比分析国内外现有钢结构长效防腐涂层技术,重点阐述了热喷涂技术的原理和防腐蚀机理,将热喷涂技术与其他涂层技术进行了全面的分析和比较,最后为新电视塔钢结构的不同部位提供了推荐涂装方案。