可磨耗封严涂层性能评价技术研究进展

介绍了热喷涂可磨耗封严涂层的特点,阐述了可磨耗性、热稳定性、结合性能等评价技术的国内外研究现状与发展趋势,提出了我国在可磨耗封严涂层性能评价技术领域今后需要重点开展的研究方向。     

新型铝硅氮化硼复合涂层材料及可磨耗封严涂层的制备和性能研究

本文以铝硅合金粉和六方氮化硼为原材料,添加粘结剂,采用机械包覆工艺制备了铝硅氮化硼复合粉末;采用大气等离子喷涂工艺制备了可磨耗封严涂层,并对涂层的显微组织、表面硬度、结合强度和抗热震性能进行了研究.研究表明,该复合粉末材料具有良好的喷涂工艺适应性,能有效避免氮化硼组分在喷涂过程中的烧损,喷涂后涂层的各项性能良好,可以满足发动机对工作温度≤450℃的封严涂层的使用要求.     

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。     

可磨耗封严涂层粉料,喷涂工艺及基本性能的研究

分析了几种中温可磨耗封严涂料层粉料的特性,并改变喷涂工艺制得不同硬度的涂层,分析了涂层的组织和相结构,探讨了粉料和喷涂工艺对组织结构和基本性能的影响。研究结果表明,国产３０７涂层粉料颗粒较粗,包覆不理想,涂层组织疏松,硬度偏低。国产３１０粉料细小,使硬度高出Ｍｅｔｃｏ所要求的硬度范围;从硬度方面考核,国产３１３、６０１涂层粉料尚可。对试验的几种封严涂层,火焰喷涂通过改变工艺参数容易调整涂层硬度,等     

机加工对 NiCrAl/SiO2 可磨耗封严涂层性能影响

利用大气等离子喷涂技术制备NiCoCrAl·Y_2O_3粘结底层,火焰喷涂技术制备NiCrAl/SiO2可磨耗封严涂层,研究了机加进刀量和机加线速度对NiCrAl/SiO_2涂层表面形貌、粗糙度和硬度的影响。经机加后,涂层相对平整、存在着明显的球形SiO2颗粒和带有切削碾压痕迹的NiCrAl组织形貌,同时伴有大量孔隙,涂层表面粗糙度大幅度降低,涂层硬度与喷涂态保持一致。当机加进刀量位0.10mm、机加线速度为1170mm/s时,ΔRamax和ΔHR15Ymax最小,分别为1.14μm和4HR15Y,粗糙度和硬度均匀程度最好,是NiCrAl/SiO_2封严涂层合适的机加工参数。     

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。     

可磨耗封严涂层的摩擦磨损和抗冲蚀性能

可磨耗封严涂层在航空发动机中应用广泛,本文对Ni／石墨、AlSi／石墨、Ni／h-BN和AlSi／h-BN涂层的摩擦磨损性能和抗冲蚀性能进行了研究。结果表明：非金属相对涂层的摩擦磨损性能起决定性作用,以石墨为造孔填充相的涂层具有低的摩擦系数和优良的摩擦磨损性能。涂层的抗冲蚀性能取决于涂层的金属相,在冲蚀试验中,AlSi／石墨和AlSi／h-BN涂层在比Ni／石墨和Ni／h-BN涂层表现优异。     

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。     

喷涂工艺参数对铝硅氮化硼封严涂层组织及性能的影响

采用大气等离子喷涂方法制备了铝硅氮化硼封严涂层,通过对涂层显微结构、硬度、结合强度和飞行粒子状态的研究,分析了喷涂工艺参数(功率22～34kW、送粉量30～50g/min及喷涂距离90～150mm)的变化对涂层组织和性能的影响规律。研究结果表明:随着功率的增加,飞行粒子温度和速度均增加,涂层的孔隙率和BN含量降低,硬度和结合强度提高;随送粉量增加,粒子温度和速度均减小,涂层孔隙率和BN含量增加,硬度和结合强度降低;随着喷涂距离的增加,粒子飞行速度降低的影响大于温度升高的影响,导致涂层孔隙率和BN含量提高,硬度和结合强度降低。     

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。     

热喷涂铜铝聚苯酯封严涂层制备和性能研究

本文以铜铝合金粉和聚苯酯为原材料,添加粘结剂,采用机械团聚复合工艺制备铜铝聚苯酯复合粉末;采用大气等离子喷涂工艺制备的铜铝聚苯酯封严涂层组织均匀,聚苯酯和孔隙占比45.3%,涂层硬度为56.3 HR15Y、结合强度≥6.9MPa、650℃下抗热震性能良好,涂层在96小时室温中性盐雾试验外观评级达到4级,可满足航空发动机对气路间隙控制封严涂层的要求。     

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。     

一种可磨耗封严涂层制备及性能研究

分析了一种石墨基可磨耗封严涂层粉末的特性。采用火焰单送粉的喷涂方法制备一种石墨基可磨耗封严涂层,通过调整工艺参数制备出不同形貌及硬度的涂层,分析了涂层的组织和相结构,确定了该可磨涂耗封严涂层的最佳喷涂工艺参数,并对该封严涂层的结合强度粘接方法进行了对比和评价。     

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。     

NiCrAl/ 膨润土阻燃封严复合涂层的 制备对钛合金基体性能的影响

NiCrAl/膨润土是一种可用于航空发动机的中高温封严涂层材料,同时具有一定的阻燃作用,广泛应用于钛合金部件阻燃涂层。本文采用等离子喷涂和火焰喷涂在Ti40钛合金基体材料上制备了NiCrAl+YSZ+NiCrAl/膨润土复合涂层,厚度为2mm,并研究了复合涂层的热喷涂制备过程对钛合金基材组织和基本力学性能的影响。结果表明,NiCrAl/膨润土复合涂层体系对Ti40钛合金基体的组织和力学性能基本无影响,可采用大气等离子喷涂和火焰喷涂制备复合功能涂层的方法对Ti40合金进行防护。     

等离子喷涂NiCrAlYSi基封严涂层的性能研究

采用大气等离子喷涂方法制备NiCrAlYSi基封严涂层,涂层采用聚苯酯为造孔剂,氟化物为自润滑相。研究发现,随着聚苯酯的含量增加,涂层孔隙率增加,硬度下降。喷涂参数(喷涂距离,喷涂功率)对涂层的硬度亦有较大影响,随着喷涂参数的改变,喷涂过程中聚苯酯的氧化程度各异,从而影响了涂层中的孔隙率,进而导致涂层硬度的变化。因此,通过调控喷涂参数和聚苯酯含量,可以达到对涂层孔隙率及硬度的控制。1000℃至室温热震试验结果表明:涂层具有良好的抗热冲击性能,且气孔率高的涂层抗热冲击性能更加优异。     

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。