Effect of Coated PHB on Properties of Abradable Seal Coating

As pore-forming materials, the coated polyop-hydroxybenzoate（short for PHB） and h-BN can be applied in the preparation of abradable seal coatings at high temperature. The characteristics of coating such as morphology, thermal stability and composition were studied by SEM, EDS and FTIR. The results show that the modified PHB will change the remained carbon amount, porosity and pore morphology of the coating, which can affect the properties of coatings. If the pore is small enough in uniform distribution, the coating with 5 MPa bond strength, 30-55 HR45Y superficial hardness and certain of carbon can be suitable to well abradability.

涂层结构对AlSi/PHB封严涂层热应力影响的有限元分析

可磨耗封严涂层是提升航空发动机气密性和运行效能的一种重要途径,而涂层结构对其热应力及使用寿命具有重要影响。本研究以AlSi/PHB封严涂层为研究对象,利用ABAQUS有限元仿真软件和Python编程语言建立了具有不同结构参数的涂层有限元模型,系统研究了面层厚度、聚苯酯颗粒及孔隙结构特性对热震工况下涂层热应力的影响规律。结果表明:当面层厚度为0.1 mm~1.9 mm时,面层厚度对涂层-基体界面应力的影响小于其对涂层侧面应力的影响,且当面层厚度超过0.3 mm左右时,涂层中出现最大拉应力的部位由涂层-基体界面转变为涂层侧面;当聚苯酯颗粒含量为30 vol.%~50 vol.%时,随着聚苯酯含量的增加,涂层-基体界面和涂层侧面的峰值应力均波动不明显;当面层孔隙率为5 vol.%~15 vol.%时,涂层-基体界面峰值应力随孔隙率的增大呈现先降低后增大的趋势;当孔隙直径为60μm~110μm时,涂层内部峰值拉应力随孔隙直径的增大而增大。综合考虑涂层结构与热应力的关系,AlSi/PHB封严涂层的结构参数优选为:面层厚度为0.3 mm~1.1 mm之间,聚苯酯颗粒含量为40 vol.%~50 vol.%,面层孔隙率为11 vol.%左右,面层孔隙直径为70μm~80μm。

发动机用AlSi/BN、CuAl/NiCg封严涂层可磨耗性研究

利用高温高速可磨耗试验机,模拟发动机典型工况,进行了AlSi/BN、CuAl/NiCg封严涂层与TC4模拟叶片配副的可磨耗性验,分析了刮削磨耗试验后涂层和叶片的宏观形貌、涂层刮削深度、叶片磨损高度和总磨耗深度。结果表明：AlSi/BN涂层在不同进给速率下的刮削深度均远大于TC4叶片的磨损高度,涂层和叶片磨耗表面有凹槽,磨耗时有＂积屑瘤＂产生。CuAl/NiCg涂层在不同进给速率下的TC4叶片磨损高度为涂层刮削深度的2～4倍,涂层磨耗表面整体平整,局部有轻微剥落,磨耗时未产生＂积屑瘤＂。

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5~480μm/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。

铜铝/聚苯酯涂层500~700℃的长时氧化行为研究

铜铝/聚苯酯(CuAl/PHB)涂层是一种用于发动机气路封严的可磨耗涂层。以铜铝合金与铜铝/聚苯酯涂层为研究对象,采用试验与基于密度泛函理论的第一性原理计算相结合的方法,研究了不同Al元素含量、不同氧化温度和不同氧化时间对铜铝/聚苯酯涂层的影响,并表征不同温度下最高氧化时间达1000h的氧化产物,系统研究了合金与涂层的抗氧化性。结果表明,Cu7Al/PHB可磨耗封严涂层在620℃工况温度下可以达到抗氧化级(HB 5258-2000标准),但当温度达到650℃后抗氧化性已存在不足,建议应用于620℃以下的服役工况。

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。

制粉工艺对铝基聚苯酯封严涂层材料粉末及涂层性能影响研究

本文以铝基合金粉末和聚苯酯为原材料,通过固相混合、喷雾造粒、胶粘团聚三种制粉方法制备了铝基聚苯酯复合粉末,通过等离子喷涂方法制备了封严涂层,并对粉末及涂层性能进行了对比研究。实验结果表明,胶粘团聚型粉末粒度、松装密度、流动性等性能配合良好,喷涂后涂层可磨耗组分存留完整,硬度、结合强度的匹配性最好。

铝硅氮化硼封严涂层热稳定性及可磨耗性能评价研究

采用大气等离子喷涂技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了铝硅氮化硼(AlSi/hBN)封严涂层,对涂层试样进行了静态空气下450℃的恒温氧化试验,分析了涂层的硬度、组织结构随保温时间的变化,并对不同保温时间后涂层与钛合金叶片的对磨刮削可磨耗性进行了评价和分析研究,初步探讨了涂层在高温下长时间服役后的磨耗机制。结果表明,Al Si/hBN涂层在450℃下硬度、结合强度随保温时间延长先减小后增加,至500h后趋于稳定;磨耗机制以切削、犁沟为主,涂层可磨耗性能良好。

铝硅聚苯酯封严涂层全尺寸刮磨实验

目的研究航空发动机气路密封配副中铝硅聚苯酯封严涂层的摩擦磨损性能。方法利用等离子喷涂技术制备铝硅聚苯酯封严涂层试样,采用特定台架刮磨实验装置,对低温封严涂层的可磨耗性能的失效机理进行研究,利用3D激光共聚焦显微镜和扫描电镜,分别观察了低硬度、中间硬度、高硬度的封严涂层在低、高刮磨转速条件下的刮痕表面形貌及表面粗糙度。结果低刮磨速度下,3种硬度涂层的刮痕截面轮廓深度分别为150、350、360μm,表面粗糙度依次为16.236、22.155、47.300μm;高速刮磨下,涂层的刮磨深度均明显增加,依次为280、570、570μm。结论不同硬度涂层展现出不同的刮磨机理,低硬度涂层(HR15Y 45)的刮磨机理主要是粘着磨损,中间硬度涂层(HR15Y 60)以微观切削为主,高硬度涂层(HR15Y75)展现出腐蚀磨损和磨粒磨损机理。相较硬度对涂层性能的影响,叶尖线速度对刮痕深度起主导作用,高刮磨速度时,刮痕深度明显增加。刮痕表面粗糙度和轮廓深度是衡量涂层性能好坏的重要指标。

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。

不同粘结剂制备的铝硅氮化硼复合粉末材料及封严涂层性能研究

本文对比分析了三种不同粘结剂制备的铝硅氮化硼复合粉末材料及封严涂层的组织性能,结果表明:以B3为粘结剂时,铝硅氮化硼复合粉末材料的形貌和性能较优,等离子喷涂过程的沉积效率最高,由此制备的封严涂层组织均匀,硬度和结合强度匹配最好,在450℃下抗热震性能和热稳定性能良好。

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。