航空发动机锥体冷却气孔缩孔行为研究

锥体是航空发动机重要热端部件,为保障其高温使用寿命,锥体高温合金基材上会设计很多冷却气孔,同时喷涂耐高温热障涂层。本文重点研究了热障涂层喷涂时锥体冷却气孔的缩孔行为。对五种孔径(0.8 mm~1.6 mm)数百个气膜冷却孔进行了喷涂前后的尺寸测量和统计。结果表明,这些气孔的缩孔率约为12%~23%,随着孔径增大而减小;喷涂余量的长度(约0.09 mm)则与孔径大小无关。通过进一步显微组织分析发现,受喷涂过程中锥体零件自轴旋转(由左向右)的影响,喷涂焰流中颗粒的相对沉积方向并不与基材表面完全垂直,而是形成了斜角度沉积效应(孔左侧沉积更多),这造成了气孔不同方位处的喷涂余量和孔内壁沉积颗粒物存在差异。通过分析,本文提供了冷却气孔处涂层沉积的基本原理,并建议对孔内壁软连接颗粒物进行清理去除。