GH4169合金等离子喷涂NiCrFeMo涂层工艺研究

发布时间：2020-05-07 11:40

【摘要】：航空发动机在经过一个使用周期之后,其各零部件均存在不同程度磨损,有些甚至无法再满足设计要求。而航空发动机零部件普遍加工难度大且价格昂贵,直接报废更换新件则会导致成本的增加。因此,近年来利用等离子喷涂及超音速火焰喷涂技术对零件磨损部分喷涂CuAl、NiAl、NiCrAl等涂层来进行尺寸修复的相关研究已经逐渐开展起来。在众多尺寸修复的涂层中,NiCrFeMo涂层以其较高的强度、良好的韧性和耐腐蚀性,使用温度可达到1000℃等优异性能备受研究者的青睐。因此,本文以高温合金GH4169为基体,在其表面进行等离子喷涂NiCrFeMo涂层,首先对喷涂该涂层的可行性进行了分析,随后研究了喷涂前预处理工序及喷涂工序中相关参数对涂层组织、强度及硬度的影响,总结规律,优化工艺参数,并制定和完善工艺路线,以达到恢复基体原有尺寸和性能满足设计和使用要求的目的。针对喷涂前的预处理工序,主要研究了磨料粒度、吹砂风压及吹砂距离对涂层性能影响。结果表明,磨料粒度越大,吹砂风压越高,吹砂距离越小时试片表面粗糙度越大,涂层结合强度越高。综合实际生产考虑,采用36#、20#白刚玉砂进行基体的吹砂,选择0.2-0.3 MPa的吹砂风压及100-120 mm的吹砂距离能够得到较高结合强度的涂层。针对喷涂工序,主要研究了送粉率、氩气流量、喷涂距离对涂层的显微组织及结合强度、弯曲性能、显微硬度等性能的影响。结果表明,涂层结合强度、显微硬度随着送粉率的增大先增大后减小,当送粉率为40 g/min时,均取得最大值。此时,涂层的显微组织最佳,涂层中不含任何裂纹,氧化物分布均匀,孔隙率和未熔颗粒含量最小。氩气流量为60 NLPM时,涂层结合强度最高,显微硬度最大,金相组织最佳,孔隙率小,未熔颗粒少,氧化物含量也最少。喷涂距离为100-120 mm时,涂层的结合强度高,显微硬度大,且致密度高,孔隙率低,氧化物较少。采用上述确定的最佳工艺参数,对某型发动机六级盘组合件进行了等离子喷涂NiCrFeMo涂层,通过实际的工程化验证发现,等离子喷涂NiCrFeMo涂层能够恢复基体原有尺寸和性能,从而再次满足设计和使用要求。
【图文】：

示意图,热喷涂,热喷涂技术,原理

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1.2 热喷涂技术简介1.2.1 热喷涂技术的原理及分类热喷涂技术主要是通过产生的热源对喷涂粉末进行加热，并使之达到熔融或半熔融状态，然后借助焰流或高速气体使涂层材料高速撞击到经过与处理的基体表面，沉积形成涂层的工艺过程，如图 1-1 所示[9]。

热喷涂涂层,在航,发动机,等离子火焰

1.3 等离子喷涂技术等离子喷涂(Atmosphere Plasma Spray，APS)是热喷涂中应用范围最为广泛的技术之一，在瑞耐克公司推出后，欧美等国家对之进行不断完善，并领先其他国家实现了在航空航天等高技术领域中应用[18]。等离子喷涂的基本原理是在一个阳极和一个阴极之间点火，产生高频率电弧，气体（如：氦气、氢气、氮气或其混合气体）流经电极之间被电离，由此产生几厘米长的等离子火焰，等离子火焰中心温度可高达 16000 K。喷涂材料从枪喷嘴外以粉末状注入等离子火焰，被熔化，以一定的速度撞击到经过处理的零件表面形成的涂层[19]，根据零件工况需求，会选择不同的喷涂粉末种类进行喷涂，，进而会获得不同的性能喷涂层，如图 1-4[25]。其众多特点如下：（1）相比火焰喷涂、电弧喷涂热源产生的焰流温度低，等离子喷涂能够将熔化他们所不能融化的材料，实现喷涂生产[20-22]。（2）采用等离子喷涂制备的涂层的结合强度高达 30-80 MPa[23]，远高于火焰喷涂、电弧喷涂等喷涂涂层的结合强度。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4;V263

【相似文献】