新型高温隔热可磨耗封严涂层研究及展望

介绍了可磨耗封严涂层和热障涂层的研究现状.通过对二者发展共性的探讨.提出了开发一种广泛应用于燃气轮机及航空发动机部件上,既具有高温隔热性能又具有高温可磨耗性能的新型涂层.该新型涂层通过热障涂层的工作方式,能有效提高发动机部件的使用温度,并能以可磨耗封严的工作方式改善发动机的密封性能,最终大幅度提高发动机的燃气效率及使用寿命.通过对该新型涂层的概念、结构特点、实现方法以及优异性能的系统分析,指出了新型高温隔热可磨耗封严涂层的应用潜力及研究发展方向.     

喷涂工艺参数对可磨耗封严涂层的组织与性能的影响研究

研究了某可磨耗封严涂层在火焰喷涂过程中,送粉栽气N2的变化对涂层组织和性能的影响规律.研究发现:随着送粉载气N2流量增大,喷涂粒子的运动速度加快,涂层中的孔隙细小弥散,孔隙率降低,涂层的硬度和结合强度升高,涂层中有氧化现象.     

等离子喷涂镍基可磨耗封严涂层抗腐蚀及耐磨性能分析

采用高效能超音速等离子喷涂沉积Ni-C及NiCrAl-BN可磨耗封严涂层, 对比研究两种涂层的抗冲蚀磨损、耐腐蚀及摩擦磨损性能。结果表明: 两种涂层中的润滑相均匀分布在金属连续相之中, 但与Ni-C涂层相比, NiCrAl-BN涂层中的润滑相尺寸较为细小, 表面硬度较高。当冲蚀角度由30°增加到90°后, 两种涂层冲蚀磨损失重量明显提高。NiCrAl-BN涂层的相对冲蚀速率约为Ni-C涂层的50%, 表明NiCrAl-BN涂层具有较为优良的抗冲蚀性能。Ni-C涂层在稀盐酸中(1vol%)发生了明显的电化学腐蚀, 在石墨片周围容易形成腐蚀产物; 酸液会沿NiCrAl-BN涂层中的孔隙渗入, 从而造成金属的局部腐蚀, 但腐蚀程度明显较Ni-C轻。随着环境温度的升高, 以BN为主的第二相润滑组元的塑性和流动性增强, 使摩擦表面原本较小的、不连续的润滑型保护膜逐渐铺展开来, 形成面积较大且呈连续分布的鳞片状自润滑保护膜。原来在较低温度下润滑膜中存在的裂纹、疏松或剥离等缺陷明显减少, 导致NiCrAl-BN涂层摩擦系数大幅度降低, 从而显示出优异的高温自润滑性能。     

等离子喷涂铝硅聚苯酯封严涂层的组织及抗冲蚀性能

抗冲蚀磨损性能是封严涂层最重要的性能指标之一.采用铝硅聚苯酯(Alsi-ployester)粉末和PARXAIR-3710等离子喷涂系统制备了可磨耗封严涂层.采用磨粒冲蚀试验研究了不同冲蚀角度、冲蚀时间、冲蚀颗粒尺寸和冲蚀速度对涂层抗冲蚀性能的影响,并用SEM观察冲蚀表面形貌.结果表明:在相同冲蚀条件下,Alsi-ployester涂层冲蚀率随冲蚀颗粒速度的增加而增加;涂层的冲蚀率受冲蚀角的影响,90°时的冲蚀率大于30°的;30°时涂层损失主要以刮削为主,90°时以凿削为主;涂层失重与冲蚀时间存在良好的线性关系;涂层冲蚀率随着冲蚀颗粒尺寸增加成波动变化,当颗粒尺寸为250μm时,冲蚀率达到最大.在实际工程应用中,Alsi-ployester涂层展示了良好的抗冲蚀性能.     

铝青铜聚酯封严涂层的制备和可磨耗性能评价

采用机械混合的方法制备了用于可磨耗涂层的铝青铜聚酯复合粉末,并通过大气等离子喷涂制备了相应涂层。通过滑动摩擦实验,对比考察了该涂层与Metco 605NS涂层在不同温度下的可磨耗性能。结果表明:涂层组织中聚酯和孔隙分布均匀;在室温和200℃下,采用混合粉末制备的涂层与钛合金配副摩擦因数均在0.4左右,磨痕表面光滑平整,磨损体积较Metco 605NS涂层更大,表现出更优异的可磨耗性能;在400℃时,聚酯的烧蚀和涂层致密化,以及滑动摩擦实验采用的点接触产生的高接触应力,使得与两种涂层对磨的钛合金均产生黏着剥落和磨粒磨损,摩擦因数升高且存在较大波动。     

基体结构对Al/BN涂层性能的影响

Al/BN涂层是一种适用于450℃以下的可磨耗封严涂层,常应用于燃气轮机压气机部位的气路封严。等离子喷涂Al/BN涂层在机械加工后常出现涂层表面疏松及涂层表面粗糙度不均匀的现象,在服役过程中会出现不可预料的涂层脱落以及粘附叶片等现象,影响发动机性能和可靠性。本文针对等离子喷涂Al/BN可磨耗封严涂层开展热喷涂工艺研究,对涂层显微组织、拉伸结合强度、硬度等性能检测及评价,并着重研究基体材料结构对涂层性能的影响,结果表明相对于平板试片,带有螺纹结构试片的涂层结合强度稍高,但其Al/BN涂层与底层厚度不均匀,造成结合强度值波动较大。     

热喷涂复合结构MCrAlY/8YSZ热障涂层的抗剥落能力

在陶瓷涂层与金属粘接层之间制备一层NiCoCrAlTaY/YSZ复合过渡层和通过半熔化团聚YSZ粉末制备层状/多孔团状复合结构YSZ隔热层,用SEM表征了涂层的显微组织;依照ASTM C633标准测试了涂层的结合强度;用压痕法测试了陶瓷层的弹性模量和断裂韧性.用激光脉冲法测试了陶瓷层的热导率.用高温水淬快速冷却实验验证...     

高温合金/NiAl封严涂层的电偶腐蚀行为研究

采用空气等离子喷涂工艺在高温合金基体上制备了NiAl封严涂层。研究了NiAl涂层/高温合金在5%(质量分数)NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,结合极化曲线、开路电位和SEM形貌检测,探讨封严涂层的腐蚀机理。结果表明,高温合金基体与NiAl涂层的电偶电流密度为2.1356μA/cm2,电位较负的NiAl涂层作为电偶对的阳极,腐蚀更严重,腐蚀产物疏松呈絮状覆盖在涂层表面。等离子喷涂的NiAl涂层含有较多的孔隙和氧化物,腐蚀容易在缺少氧化物覆盖的区域发生。NiAl涂层边缘的氧化物也容易优先溶解,形成腐蚀产物膜,堵塞涂层微孔,抑制腐蚀的进行。随着腐蚀时间延长,NiAl涂层的防护性能逐渐减弱。     

模拟服役条件下镍-石墨涂层的可磨耗性研究

火焰喷涂镍石墨封严涂层广泛应用于高压压气机前对开机匣和其他航空发动机零件上,其目的 是通过与叶尖或蓖齿之间的磨削控制转子与机匣壳体之间的间隙,从而提高发动机的效率,降低燃油消耗率,可磨耗性是评价封严涂层性能的重要指标之一.根据航空发动机设计的迫切要求,开展了模拟工况下镍-石墨涂层的摩擦磨损试验,并对涂层的可磨耗性进行了...     

航空发动机可磨耗封严涂层技术研究及性能评价EI北大核心CSCD

综述了国内外封严涂层的研究现状,介绍了航空发动机封严涂层的结构和应用特点,重点讨论了可磨耗封严涂层性能评价和技术研究现状。比较了各种涂层材料、评价方法的优势与不足,指出了可磨耗封严涂层的应用潜力及研究发展方向。提出了我国在可磨耗封严涂层技术研究及性能评价方面今后的发展方向,即涂层制备方法、结构研究、高温涂层研究和仿真技术等。     

不同微结构Ti/TiN多层涂层的抗冲蚀性能研究

采用离子源辅助的真空多弧镀膜机在TC11基体上制备了不同层间结构的多层结构TiN/Ti涂层。研究了各涂层的微结构对涂层力学性能和抗冲蚀行为影响。研究发现与基体相比制备涂层后的试样冲蚀磨损率明显降低,最大降幅可达90%。不同微结构的TiN/Ti多层结构涂层的破坏形式与Ti金属层与TiN层分布有非常密切的联系,TiN较厚时整体硬度较高,涂层抵抗冲击破坏的能力强,裂纹不容易产生.经过冲刷试验后普遍呈现梯田型的冲刷痕迹,从冲刷坑中心部位向边缘部位延伸,涂层逐层脱落而造成冲蚀流失,没有出现整体脱落的情况。     

二元复合结构聚合物涂层的制备及其机理研究

采用高压空气喷涂工艺,基于界面流与界面变形理论,制备出一种聚合物涂层。利用白光干涉三维形貌仪对涂层表面形貌进行表征。结果表明涂层表面具有亚毫米级和微米级二元复合的形貌特征。利用光学显微镜和红外热像仪对涂料成膜过程进行实验观察,并通过计算流体力学方法对其进行数值模拟,在此基础上讨论了涂层表面形貌的形成机理。利用小型高速水洞对聚合物涂层减阻性能进行初步测试,结果表明聚合物涂层可有效降低摩擦阻力。     

高反射率抗激光烧蚀涂层的制备及数值模拟研究

以TiO₂为颜料, 硅酸钾为粘结剂(以下简称KS-T), 采用空气喷涂的方法, 在铝基底上制备了一种抗激光烧蚀涂层。研究了粉体粒径大小、固含量、涂层厚度等因素对涂层反射率的影响, 获得了1064 nm激光波段下反射率达到96.8%的KS-T涂层。基于热传导方程建立三维有限元模型模拟材料的瞬态温度场分布, 测量激光辐照过程中铝基底的背底温度变化, 与模拟结果相比较, 发现KS-T涂层可以有效地保护基底不被激光烧蚀。模拟结果显示, 在辐照一段时间后, 样品的反射率出现了下降的现象, 分析了反射率下降的可能原因;计算结果还表明考虑界面热阻(ITR)后, 涂层/基底界面处出现一个明显的温降, 阻止热流向基底的传输, 从而使铝基底保持一个较低的温度。     

Ni-P过渡层厚度对不锈钢表面制备Ni/Ni-P/Ni-P-PTFE梯度涂层性能的影响

为了探究Ni-P过渡层厚度对不锈钢表面制备Ni-P-PTFE涂层的影响.采用电镀结合化学镀的方法,在不锈钢表面制备了Ni/Ni-P/Ni-P-PTFE三层结构梯度涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、划痕仪、接触角测试仪分别对梯度涂层的微观结构、机械性能、结合力、抗粘连性能进行表...