防钛火隔热层抗开裂界面粗糙化设计制备研究

钛合金在航空发动机中应用广泛,但它们在遇到剧烈冲击、摩擦等极端情况时易发生钛火,继而引起整台发动机着火,造成严重后果。在钛合金表面涂覆阻燃涂层是目前解决钛火问题的主要方法之一。然而,阻燃涂层是由陶瓷隔热层与金属基可磨耗面层组成的多层复合结构,在服役过程中,陶瓷/金属异质界面常发生剥落失效。基于此,主要开展陶瓷隔热层表面粗糙化设计,提升涂层抗开裂能力。首先,为确定喷涂工艺对粉末熔化程度的影响规律,采用模拟与试验相结合的方法,研究了空心与实心两种YSZ粉末粒子在等离子束流内的加热加速过程,明确了调控粉末熔化状态的控制参数,试验沉积单个扁平粒子验证了模拟结果的合理性。其次,开展了陶瓷隔热层表面形貌调控研究。基于模拟结果,确定隔热层主体应采用高功率,以保证粉末充分熔化;表面粗化层采用较低功率以获得半熔化态氧化锆球壳,从而制备得到表面具有较大粗糙度、内部具有良好隔热防钛火功能的新型隔热层结构。涂层表面的粗糙化设计,有利于提高金属陶瓷的异质界面结合强度,支撑涂层的长寿命防护。

高温封严涂层材料的基本性能研究与评价

为了提高飞机发动机用封严涂层的使用温度，适应发动机的迅猛发展，对能够在高温条件下使用的封严涂层材料进行了研究，自行设计制备了可磨耗封严涂层团聚粉末材料，使用等离子喷涂工艺成功制备了P7268涂层，随后对研制的在1000℃以上环境使用的高温封严涂层P7268的基本性能进行探讨，并对涂层在1000℃的高温稳定性和1000℃～室温抗热震性能进行了试验。测试发现，P7268涂层在所测试温度具有良好的高温稳定性，具有较小的硬度变化，并且涂层的抗热震性能可以达到耐冷热循环50次。

封严涂层可磨耗性测试用高温超高速可磨耗试验装置

为评价航空发动机气路密封中封严涂层材料在极端工况下的可磨耗性能,自主研制了一套模拟涂层与转子部件之间摩擦磨损行为的高温超高速可磨耗试验装置。采用大功率交流电机经由增速设备驱动主轴和试验轮盘-叶片结构高速稳定运转;采用高精密XY双向进给平台带动涂层试样进行径向和轴向进给,实现与高速旋转叶片的碰磨;通过超音速火焰加热涂层试样模拟其高温工况;高速碰磨产生的碰磨力、冲击加速度、摩擦热分别通过三向测力仪、加速度传感器、红外测温仪进行测量,并由高速数据采集系统进行高频采集、存储和分析。试验装置可实现叶尖线速度20~450 m/s、径向和轴向进给速率2~2 000μm/s、最高加热温度1 200℃的磨耗试验,试验过程稳定、结果可靠。

氩弧熔覆WC增强镍基涂层的组织与性能分析

利用氩弧为热源,以Ni60A和铸造WC混合合金粉末为原料,采用预置法在Q235普通碳素钢上制备了WC增强镍基涂层,用XJP 200型金相显微镜和KyKy2800型扫描显微镜观察了熔覆层的结合状况和组织结构,用MH 6型硬度计测量了熔覆层截面显微硬度,用MPX 200磨损试验机对比了熔覆层和65Mn淬火回火钢的耐磨性并分析了熔覆层的耐磨机理.结果表明,以氩弧为熔覆热源制备的熔覆层,组织致密均匀、强韧性高、耐磨性好且与基体呈冶金结合,熔覆层可以用于零件表面的耐磨强化.

等离子喷涂AlSi-ployester封严涂层工艺优化研究

采用AlSi-ployester粉末和PARXAIR-3710等离子喷涂系统制备封严涂层,为使AlSi-ployester等离子喷涂涂层获得优良的涂层性能,选择涂层结合强度为判据,通过正交试验对AlSi-ployester等离子喷涂工艺进行了优化。利用扫描电镜,Axio Imager.A 1m金相图像分析系统等手段对涂层形貌和孔隙率进行分析,同时对涂层的硬度、抗热震性能进行了测试。确定优化后的工艺参数为:电弧电流790 A,主气流量62.7 L/min,辅气流量5 L/min,喷涂距离100 mm。结果表明,电弧电流、主气流量、辅气流量、喷涂距离对AlSi-ployester涂层结合强度具有不同的影响,在优化的喷涂工艺参数条件下,AlSi-ployester涂层结合强度可达6.9 MPa,具有较好的硬度和热震性能,可为今后等离子喷涂系统工艺参数的选定提供参考。

玻璃纤维纱线的摩擦性能及其影响因素的研究

为了分析玻璃纤维纱线编织过程中影响其摩擦性能的因素,采用自制的摩擦仪模拟上机对纱线进行摩擦,从纱线自身参数等方面讨论了影响纱线摩擦性能的各种因素,并得出成分、捻度、线密度、浸润剂、退并捻参数对摩擦性能的影响程度的结果。

磁力研磨头形状对研磨效果的影响

磁力研磨是利用磁性磨料和磁场作用进行研磨加工的一种研抛技术.讨论了不同研磨头形状对磁力研磨的影响以及研磨头设计的要点.在五自由度并联机床上利用不同形状磨头对自由曲面的模具进行了磁力研磨试验.开槽研磨头比不开槽研磨头的研磨效果要好得多.实验分析了利用球型磨头对工件磁力研磨时,磁场强度、研磨间隙、研磨时间等因素对自由曲面模具表面研磨质量的影响.利用五自由度并联机床不仅可以去除自由曲面模具表面的切削残留痕迹,降低模具的表面粗糙度,还可解决传统手工研磨方式所引起的工件研磨质量不一致的缺陷.

整体石墨电极磨削砂轮研究

介绍整体研磨加工原理,分析了石墨材料的性质,砂轮制造的材料选择、制造工艺,分析砂轮磨损种类。

双辉等离子渗铬与高碳钢淬火的耐磨性比较

目的研究相变点下双辉等离子渗铬的渗层在磨粒磨损条件下的耐磨性能。方法采用低温双辉等离子渗金属技术,在高碳钢表面直接形成高硬度渗层,比较研究T10钢整体淬火+低温回火(以下简称T10钢淬火)与调质态T10钢经550℃×8 h预先离子氮化再经560℃×4 h双辉等离子渗铬(以下简称T10钢低温渗铬)的耐磨粒磨损性能。结果在400#砂纸摩擦磨损条件下,T10钢淬火的磨损质量损失面积比率为3.5669×10^(-5)g/mm^2,远小于T10钢低温渗铬(2.9936×10^(-4)g/mm^2),其耐磨性是T10钢低温渗铬的近7倍;在2000#砂纸摩擦磨损条件下,T10钢低温渗铬的磨损质量损失面积比率为6.3694×10^(-6)g/mm^2,小于T10钢整体淬火(1.2739×10-5g/mm^2),其渗层耐磨性约为T10钢整体淬火的2倍。结论低温双辉等离子渗铬的渗层适用于小磨粒状态下的摩擦环境,磨粒的尺度应小于或与渗层的厚度相当。

新型封严涂层高温高速磨耗试验机的研制

为模拟航空涡轮发动机气路封严配副在工作状态下的磨损磨耗现象,研究封严涂层的可磨耗性能,研制了1套新型的可磨耗性能评价试验器.该试验器采用叶片-涂层刮削式磨耗副,使用模拟轮盘带动叶片高速旋转实现叶尖的切线速度;采用封严涂层试样径向进给以模拟叶片刮削切入;使用压电石英晶体3向测力仪定量测量瞬态刮削力;采用高速高温火焰加热试样.考核结果表明：试验器能够完成叶尖切线速度为0～300 m/s、进给速率为1.5～2025 μm/s、加热温度为20～800 ℃条件下的磨耗试验,试验效果良好,数据稳定可靠.

原位反应TiC_p/Fe基复合材料在冲击磨料磨损条件下耐磨性的研究

研究TiCp/Fe基复合材料在冲击磨料磨损条件下的耐磨性。利用SEM和金相显微镜分析复合材料组织及磨面形貌。结果表明 :在冲击磨料磨损条件下 ,复合材料基体磨损以凹坑和塑性流动为主 ,TiC颗粒则起到增强基体的作用。随着TiC颗粒数目增多 ,TiC颗粒对基体的保护作用越强 ,越能提高复合材料的耐磨性。

复合材料用缝合线的拉伸与摩擦性能研究

本文分析了几种高性能缝合线在缝合过程中的适用性与其强力损失及耐磨性的关系。采用对缝合线进行直拉与弯曲拉伸的方法分析纱线损伤;采用实验室自制的摩擦仪模拟缝合线与缝针摩擦,进行耐磨性测试。结果表明,缝合线弯拉时的强力约为直拉强力的两倍。摩擦作用是使纱线强力损失,影响其可缝合性的主要原因之一。张力越大,机速越高,同次数下缝合线受到的摩擦损伤越大,磨断次数越小。

不同纱线耐磨仪的实验对比分析

选用国内最常用的4种纱线耐磨仪,对机织用短纤纱线进行实验研究,并结合各仪器的测试原理,对比分析各仪器的特点,统计分析相互之间的关联性,结果显示ZweigleG55Z和LFY-20高度相关,而Y731和其他仪器的相关性较差.

服装拉链摩擦机械安全性测试方法优化及建立

为了建立服装拉链磨损机械安全性的测试评价方法,在典型织物拉链摩擦损伤特性研究基础上,研究了自制拉链摩擦试验机的摩擦参数(摩擦负重、速度以及角度)对织物摩擦损伤性能的影响,并对比了两种标准织物摩擦试验的精确性和稳定性,最终确定了以标准蚕丝织物作为磨料的拉链摩擦机械安全性评价方法及测试参数。

基于矿物加权硬度确定岩石磨蚀性的试验研究

准确预测岩石磨蚀性是隧道掘进机刀具设计和高效掘进的重要基础,岩石的矿物成分及含量是影响岩石磨蚀性的关键因素,采用岩石矿物加权硬度测试可为岩石磨蚀性评价提供一种新思路。选定白云岩、大理石、花岗岩等各种岩性岩石,平行开展矿物加权硬度试验和岩石磨蚀性试验,建立岩石磨蚀性指数和矿物加权硬度值的函数关系,并给出了岩石磨蚀性分级表。结果表明,岩石组成中莫氏硬度高的矿物比重越大,磨蚀试验中钢针磨损随之增加,宏观表现为岩石磨蚀性指数较高;基于矿物加权硬度确定岩石磨蚀性,能够避免使用钢针测试和磨损测量等繁杂工序,操作过程简单,结果准确;建立岩石磨蚀性指数和矿物加权硬度值的函数关系和分级表,可为隧道掘进机刀具参数选取提供直接依据,具有重要工程应用价值。

井底岩屑磨料脉冲射流钻井技术磨损实验研究

采用自行研制的井底岩屑磨料脉冲射流工具及模拟井筒实验装置,通过磨料脉冲射流破岩实验,研究了磨料介质(岩屑、石英砂及钢珠)、自激振荡腔内碰撞壁以及喷嘴的磨损情况。结果表明,岩屑磨料在对岩石冲击磨削的同时,其自身强度也在衰减;石英砂的尖锐棱角被磨平,颗粒变得圆滑;钢珠质量在破岩实验的0～60min内减少比较明显,在60min之后减少的幅度降低,同时,其外表面和球度也发生改变,但未见明显的裂缝等微观特征;冲蚀严重的位置位于井底岩屑磨料脉冲射流调制工具自激振荡腔内的碰撞壁、喷嘴以及流道等处。

耳轴磨损的分析

耳轴磨损是导致钢铁水包设备报废的重要原因。分析了耳轴磨损机理 ,指出粘着磨损和磨料磨损是耳轴磨损的主要方式 ,介绍了耳轴磨损设计应遵循的原则和提高耳轴寿命的方法。

管道防腐作业的钢管表面处理

分析了钢管表面处理的方式及其效果;阐述了喷射除锈的工艺、磨料的选用和配比、降低成本的手段。

进给速率对AlSi/PHB封严涂层可磨耗性的影响

可磨耗封严涂层是应用在航空发动机中从而提升其效率的一种材料。本文采用模拟工况法,利用自主研制的BGRIMM-ATR型高温超高速可磨耗试验机对AlSi/PHB封严涂层进行了不同进给速率下的可磨耗实验,研究进给速率变化对AlSi/PHB封严涂层可磨耗性的影响,利用体式显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析涂层的宏观和微观形貌,并利用多种表征方式进行可磨耗性的综合评价。结果表明:在常温下,线速度350 m/s,进给深度500μm的情况下,进给速率由低到高增长时,AlSi/PHB涂层的可磨耗性呈现一个先增高后降低的趋势,进给速率的改变对AlSi/PHB的相对可磨耗性影响明显。在中等进给速率时可磨耗性优秀,主要表现为切削机制;在低进给速率和高进给速率时,涂层可磨耗性有所降低,主要表现为涂层深犁沟、裂痕、碎屑,主要机制为犁削、熔融和碰撞撕裂等。

湿煤灰输送系统设备的改造及其应用研究

针对葫芦岛锌厂湿煤灰原输送系统在运行15 d后设备出现严重损坏的情况,分析了设备损坏是由于湿煤灰的高磨蚀性所致,针对不同材料进行了在湿煤灰的耐磨性试验。试验结果表明,湿煤灰具有较强的磨蚀性,根据试验结果对湿煤灰原输送系统相关设备进行了改造,改造后的湿煤灰管道输送系统运行情况良好,证明了对湿煤灰输送系统材料的选取是正确的。