航空发动机用封严涂层可磨耗性评价

发布时间：2019-10-02 01:37

【摘要】：利用等离子喷涂技术(Plasma Spraying)在45钢基体上制备了铝硅-聚苯酯(AlSi-Polyster)封严涂层,优化了该种封严涂层的喷涂工艺,系统研究了AlSi-polyster涂层试样在室温,以及300℃条件下保温20h、50h、100h、200h和300h后涂层的显微组织、表面硬度(HR15Y)和结合性能变化,利用新型刮磨试验机对该种封严涂层的刮磨机理进行研究,并进行可磨耗性评价。利用扫描电镜(Scanningelectron microscope,SEM)分析了涂层的显微形貌;利用能谱仪(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)对刮痕表面进行了成分分析;利用激光共聚焦显微镜(laser microscope)分析了刮痕的三维形貌和二维轮廓,测量了刮痕的表面粗糙度。正交实验结果确定了6号工艺为等离子喷涂铝硅聚苯酯封严涂层的最佳工艺:喷涂电压43.5V,电流790A,送粉率11 r.min-1。热稳定性能实验结果表明:在环境温度温度为300℃时,铝硅聚苯酯涂层的表面洛氏硬度值和结合强度随保温时间的延长而呈下降趋势;随着保温时间增加,基体和Ni5Al底层的界面上出现黑色氧化物;底层和铝硅聚苯酯面层界面曲线的复杂度越来越高;保温时间越长,面层中出现孔隙和裂纹的数目越多,氧化物也越多。刮磨实验结果表明:三种硬度涂层刮磨机理均主要为叶片微峰与涂层之间的二体磨粒磨损和涂层非金属相与叶片之间的粘着磨损。随着刮磨转速的增加,高硬度涂层截面轮廓深度由100μm增大到360μm,面粗糙度由47.300μm增大到57.778μm,涂层在刮磨过程中发生火星飞溅现象;低硬度涂层截面轮廓深度由150μm增大到330μm,刮磨区域的面粗糙度逐渐从Sa16.236增加至Sa30.725,刮磨过程中涂层的非金属相向叶片大量转移;中间硬度涂层截面轮廓深度由160μm变化到280μm,面粗糙度22.155μm变化到27.090μm,涂层的面粗糙度和截面轮廓起伏比较稳定,且维持在比较适中的水平。综上分析,中间硬度铝硅聚苯酯涂层的可磨耗性能最佳。
【图文】：

中国民航大学硕士学位论文2图1-1 热喷涂原理示意图Fig. 1-1 The thermal spraying principle image热喷涂技术拥有如下几种分类方法：依据喷涂原料性质，热喷涂方法可分为金属喷涂、塑料喷涂和陶瓷喷涂等方法；依据喷涂材料不同的形状，可分为棒材喷涂、丝材喷涂和粉末喷涂等方法；依据喷涂热源性能不同，热喷涂方法可分为等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂和激光喷涂方法。对热喷涂技术的原理和工艺过程进行研究，不难发现热喷涂技术具有以下优点：（1） 喷涂基体材料可以为金属、纸张、玻璃、塑料和其他材料，喷涂过程中基体表面的受热程度可以进行控制，基体组织和性能也几乎不受影响。（2） 可喷涂塑料、合金、金属、陶瓷、金属陶瓷以及由它们组成的复合物，使基体表面拥有耐蚀、抗氧化、耐磨、耐高温等性能

中国民航大学硕士学位论文3图1-2 等离子喷涂原理示意图Fig. 1-2 The Plasma Spraying principle image1.2.3 等离子喷涂工艺特点及应用等离子喷涂技术特点：（1） 涂层与基体结合强度较高，涂层致密度较高，等离子射流速度可高达几十至几百米/秒；（2） 适合喷涂难溶材料，喷涂热源温度高达 17000K；（3） 对基体热影响小，能对成型工件表面进行防护；（4） 喷涂效率高，操作简便，工艺稳定。等离子喷涂技术，主要用于金属过渡层与陶瓷层的制备，，根据喷涂环境可分为：真空等离子喷涂(VPS)，从根本上克服等离子体射流与周围环境气氛的相互作用，射流速度增加（240-610m/s），可形成与原始喷涂材料成分一致且致密的纯净涂层；低压等离子喷涂（LPPS）；大气等离子喷涂(APS)
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263

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本文编号：2544679