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酸性盐雾腐蚀环境下镍铜氮化硼涂层可磨耗性能研究

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热喷涂技术 2024年第1期16卷 86-94页

作者：李姝王森源谭海兵王静钟燕朱昌洪房永超田浩亮中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095

为研究镍铜氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响,采用等离子喷涂在TC4基体上制备镍铝底层和镍铜氮化硼面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明:镍铜... 详细信息

为研究镍铜氮化硼封严涂层在海洋环境下的腐蚀行为及腐蚀对涂层性能的影响,采用等离子喷涂在TC4基体上制备镍铝底层和镍铜氮化硼面层,并对涂层进行酸性盐雾腐蚀和可磨耗试验,通过XRD和SEM对涂层物相和微观结构进行表征。结果表明:镍铜氮化硼涂层经过192 h酸性盐雾腐蚀后,在腐蚀层下方形成厚度约为100μm的腐蚀致密区,在致密区内部几乎不存在孔洞。腐蚀层表面腐蚀产物主要为NaCuO_(2)和Cu_(64)O。喷涂态涂层的平均叶片高度磨损比(IDR)值为9.76%±0.35%,而腐蚀态涂层的平均IDR值为13.01%±1.6%,说明酸性盐雾腐蚀将降低涂层的可磨耗性能。涂层的磨损机制由塑性变形磨损转变为塑性变形磨损与黏着磨损混合磨损。

关键词：等离子喷涂封严涂层硬度酸性盐雾可磨耗性能

铜铝聚苯酯封严涂层耐蚀性能和可磨耗性能研究

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热喷涂技术 2023年第2期15卷 27-33页

作者：林筠刘栋罗文飞刘建明高阳董长青刘通中国航发贵阳发动机设计研究所贵阳550081 矿冶科技集团有限公司北京100160

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... 详细信息

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。

关键词：铜铝聚苯酯封严涂层可磨耗性能耐腐蚀性能

酸性盐雾腐蚀后镍硅氮化硼涂层的可磨耗性能转变研究

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热喷涂技术 2024年第2期16卷 28-35,87页

作者：房永超李姝刘振青顼栋李彰王森源岳震王长亮田浩亮中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 中国石油长庆油田分公司第七采油厂甘肃庆阳745700

采用大气等离子喷涂制备镍硅氮化硼(NiSi-BN)可磨耗封严涂层并进行酸性盐雾192 h腐蚀处理。对腐蚀前后涂层的组织结构、硬度、结合强度进行分析。采用高温超高速可磨耗试验机研究腐蚀前后的涂层在650℃下与GH4169叶片的可磨耗刮削行为... 详细信息

采用大气等离子喷涂制备镍硅氮化硼(NiSi-BN)可磨耗封严涂层并进行酸性盐雾192 h腐蚀处理。对腐蚀前后涂层的组织结构、硬度、结合强度进行分析。采用高温超高速可磨耗试验机研究腐蚀前后的涂层在650℃下与GH4169叶片的可磨耗刮削行为的差异性。研究结果表明:酸性盐雾腐蚀后NiSi-BN涂层的平均硬度由(11.9±0.40)HBW升高为(18.2±1.7)HBW,平均结合强度为变化不大,为(6.7±1.5)MPa,IDR值由腐蚀前10.77%±0.74%升高至26.70%±4.60%,酸性盐雾腐蚀192 h后NiSi-BN涂层的可磨耗性能出现明显下降。这主要是由于腐蚀区域涂层的硬度较高,造成叶片的磨损高度由腐蚀前的(0.05±0.01)mm增加至腐蚀后的(0.12±0.03)mm,对偶叶片与涂层间的摩擦作用更为剧烈,进而腐蚀态涂层的IDR值出现升高,涂层的可磨耗性能降低。

关键词：热喷涂可磨耗封严涂层酸性盐雾腐蚀可磨耗性能镍硅氮化硼涂层

NiCrAlYSi/h-BN高温可磨耗封严涂层摩擦磨损性能研究

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表面技术 2016年第2期45卷 103-108,174页

作者：运广涛李其连程旭东武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024

目的加入h-BN和团聚聚苯酯分别作为固体润滑剂和造孔剂,以提高NiCrAlYSi基封严涂层的高温摩擦磨损性能。方法采用真空熔炼雾化造粒和料浆喷雾造粒技术制备NiCrAlYSi/h-BN聚苯酯复合粉体,再利用大气等离子喷涂技术制备高温可磨耗封严涂层... 详细信息

目的加入h-BN和团聚聚苯酯分别作为固体润滑剂和造孔剂,以提高NiCrAlYSi基封严涂层的高温摩擦磨损性能。方法采用真空熔炼雾化造粒和料浆喷雾造粒技术制备NiCrAlYSi/h-BN聚苯酯复合粉体,再利用大气等离子喷涂技术制备高温可磨耗封严涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、CSM摩擦磨损试验机和三维轮廓仪等手段,研究NiCrAlYSi/h-BN封严涂层显微结构、元素组成以及室温和800℃下的摩擦磨损性能,探究涂层在室温和800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂NiCrAlYSi/h-BN封严涂层组织比较均匀,涂层结合强度可达15MPa,孔隙率约为32%。室温下封严涂层与DD6镍基单晶高温合金球间的平均摩擦因数为0.897,涂层磨损体积为2.09×10~8μm^3;800℃高温下平均摩擦因数为0.425,涂层磨损体积为3.22×10~8μm^3;封严涂层800℃下有良好的可磨耗性,相应对偶件的磨损较轻;高温下,封严涂层金属基相软化、h-BN的润滑作用和部分金属基相高温下生成自润滑性氧化物,是摩擦因数降低和对偶件磨损较轻的主要原因。NiCrAlYSi/h-BN封严涂层室温的主要磨损机理为涂抹、磨粒磨损和轻微氧化,高温下的主要磨损机理为切削、塑性变形、氧化和粘着磨损。结论等离子喷涂NiCrAlYSi/h-BN高温封严涂层在高温下的可磨耗性能较好。

关键词：等离子喷涂 NiCrAlYSi/h-BN封严涂层组织形貌可磨耗性能磨损机理

环境暴露实验对Al/BN可磨耗封严涂层使役性能的影响

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热加工工艺 2020年第10期49卷 78-80页

作者：宋佳李明康李瑛张佳平中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁忧阳110043 中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016

对Al/BN可磨耗封严涂层环境暴露后的使役性能进行了研究。通过在海南某环境实验站投放Al/BN涂层试样,环境暴露考核6、12月后分别取回。分析了Al/BN涂层外观、可磨耗性能、耐冲蚀性能、结合强度等性能的变化;确定了环境暴露实验对Al/BN... 详细信息

对Al/BN可磨耗封严涂层环境暴露后的使役性能进行了研究。通过在海南某环境实验站投放Al/BN涂层试样,环境暴露考核6、12月后分别取回。分析了Al/BN涂层外观、可磨耗性能、耐冲蚀性能、结合强度等性能的变化;确定了环境暴露实验对Al/BN可磨耗封严涂层使役性能的影响。结果表明:经暴露6、12月后的Al/BN涂层外观无明显变化;采用单摆法刮削50、120μm深度所消耗的能量较原始涂层均有所下降,涂层可磨耗性能提升;原始涂层、暴露6月、暴露12月涂层冲蚀失重分别为1.2、4.8、2.8 mg,结合强度分别为5.89、3.90、4.32 MPa,涂层抗冲蚀能力、结合强度均有不同程度的下降。

关键词：环境暴露 Al/BN涂层可磨耗性能耐冲蚀性能

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硅酸镱基可磨耗封严涂层的高温性能研究

硅酸镱基可磨耗封严涂层的高温性能研究

作者：王锦涛上海大学

学位级别：硕士

随着航空工业技术的快速发展,对新一代航空发动机提出了更高的性能要求。陶瓷基复合材料（Ceramics matrix composites,CMCs）具有耐高温、抗氧化、密度低和力学性能优异等特点,有望代替高温合金作为航空发动机热端部件的候选材料。CMC... 详细信息

随着航空工业技术的快速发展,对新一代航空发动机提出了更高的性能要求。陶瓷基复合材料（Ceramics matrix composites,CMCs）具有耐高温、抗氧化、密度低和力学性能优异等特点,有望代替高温合金作为航空发动机热端部件的候选材料。CMCs表面制备可磨耗封严涂层进行气路封严,可以显著提高发动机的工作效率,降低油耗。因此,设计并制备应用于CMCs表面的高温可磨耗封严涂层具有重要意义。本文主要以焦硅酸镱（Yb2Si2O7）、单硅酸镱（Yb2Si O5）和氧化钇稳定氧化锆（YSZ）作为基相材料,氟化钙（CaF2）和聚苯酯（PHB）分别作为润滑相和造孔相。采用大气等离子喷涂技术制备三种不同基相材料以及不同CaF2和PHB添加量的涂层,探索不同基相材料、润滑相和造孔相的添加量对复合涂层的物相组成和结构、可磨耗性能、抗热震性能和高温稳定性能的影响,并阐述其相关机理。本文的主要研究内容和结果如下:1.采用大气等离子喷涂技术设计并制备Yb2Si2O7-CaF2、Yb2Si O5-CaF2和YSZ-CaF2三种不同基相材料的复合涂层,比较探究基相材料对涂层的物相组成和结构、可磨耗性能、高温稳定性能和抗热震性能的影响。结果表明,三种涂层的结构均相对致密,气孔率较低,洛氏硬度较高。Yb2Si2O7-CaF2涂层具有最大的体积磨损率和最小的摩擦系数,表现出较好的可磨耗性能。三种涂层在900℃的摩擦系数与室温相比进一步降低。在室温下,三种涂层的磨损机制主要为疲劳和磨粒磨损,而在900℃下主要发生疲劳磨损。2.高温稳定性实验结果表明,在1200℃和1300℃热处理100 h后,YSZ-CaF2涂层发生开裂剥落,Yb2Si O5-CaF2和Yb2Si2O7-CaF2涂层结构保持完好。YSZ-CaF2涂层发生反应形成Ca0.15Zr0.85O1.85和Ca Si O3相;Yb2Si O5-CaF2和Yb2Si2O7-CaF2涂层反应生成Ca2Yb8（Si O4）6O2相。1100℃的空气循环热震实验结果表明,热震40次后,YSZ-CaF2涂层发生整体剥落,而Yb2Si O5-CaF2和Yb2Si2O7-CaF2涂层结构仍保持完整。YSZ-CaF2涂层与基体之间的热膨胀系数失配产生的应力较大,抗热震性能较差;Yb2Si O5-CaF2和Yb2Si2O7-CaF2涂层与基体之间的热失配应力较小,因此显示良好的抗热震性能。3.基于以上结果,选择综合性能较好的Yb2Si2O7基涂层,采用大气等离子喷涂技术制备不同CaF2添加量（0、10、20、30 vol.%）的涂层,研究CaF2添加量对涂层的结构、可磨耗性能和抗热震性能的影响。结果表明,Yb2Si2O7-CaF2涂层结构致密,具有典型的层状结构。随CaF2添加量的增加,涂层的洛氏硬度、摩擦系数、IDR值和对磨件的磨损深度降低。在900℃下,CaF2的添加可以为涂层提供润滑效果,降低涂层摩擦系数,减轻对磨件的磨损。***2Si2O7-CaF2/Si涂层体系在1100℃的热震实验结果表明,随CaF2添加量的增加,涂层的抗热震性能降低,CaF2的添加会提高涂层的热膨胀系数。当CaF2的添加量超过20 vol.%时,涂层产生较大的拉伸应力,使得涂层内部容易形成贯穿裂纹,并在涂层与粘结层的界面处发生偏转形成横向裂纹,导致涂层的抗热震性能下降。5.根据不同CaF2添加量涂层的考核结果,采用大气等离子喷涂技术制备不同PHB添加量的Yb2Si2O7-20 vol.%CaF2-（0、10、15、20 vol.%）PHB复合涂层,研究PHB添加量对涂层结构、可磨耗性能和抗热震性能的影响。结果表明,添加PHB的涂层经过热处理后,涂层的气孔率提高,硬度降低,容易刮削产生较多的磨损碎屑,使得涂层的体积磨损率增大,同时磨损碎屑被挤压形成转移层,有效降低了涂层的摩擦系数,减轻了对磨件的磨损,涂层在900℃的可磨耗性能相比室温进一步提高。***2Si2O7-CaF2-PHB/Si涂层体系在1100℃的热震实验结果表明,PHB的添加可以提升涂层的抗热震性能。10-20%PHB含量的复合涂层经1100℃空气循环热震40次后均保持良好的完整性。涂层经过热处理后形成多孔结构,可以缓解应力集中,抑制裂纹的扩展,减少贯穿裂纹的形成,显著提高涂层的抗热震性能。

关键词：可磨耗封严涂层等离子喷涂可磨耗性能抗热震性能高温稳定性能

NiCrFeAl-BN涂层和NiCrFeAl-B.e涂层对磨TC11合金可磨耗性能研究

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热喷涂技术 2024年第1期16卷 48-56页

作者：王森源丁宁汤智慧陈立李彰王长亮房永超田浩亮中国航发北京航空材料研究院产品发展部北京100095 空装驻北京地区第六军事代表室北京100013 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095 中国石油长庆油田分公司第六采油厂陕西榆林718600

采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼(NiCrFeAl-BN)和镍基膨润土(NiCrFeAl-B.e)面层可磨耗封严涂层。在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层... 详细信息

采用等离子制备NiCoCrAlY底层和YSZ中间层,火焰喷涂制备镍基氮化硼(NiCrFeAl-BN)和镍基膨润土(NiCrFeAl-B.e)面层可磨耗封严涂层。在高温超高速可磨耗试验机上进行涂层与TC11模拟叶片对磨,设置室温和600℃,不同进给速率条件,对两种涂层进行可磨耗性能评价。结果表明:进给速率对两种涂层刮削后微观形貌影响较大,但对封严层厚度影响较小。温度提高,对两种涂层破坏作用都有所增加,可磨耗性能下降。相同工况下NiCrFeAl-BN涂层的可磨耗性均优于NiCrFeAl-B.e涂层,但对磨后的叶片高度磨损比值(IDR)仍较大,在叶片叶尖电镀BN涂层后,进给速率为5μm s时,IDR由16.05%变为8.04%,起到一定保护叶片的作用。

关键词：热喷涂封严涂层可磨耗性能刮削

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不同硬度铝硅聚苯酯涂层的刮磨机理

材料保护 2016年第9期49卷 8-10,42页

作者：程涛涛黄宇翠纪朝辉中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300

目前,国内外关于铝硅聚苯酯涂层刮磨试验研究报道较少。采用等离子喷涂技术(APS)制备了3种不同硬度的铝硅聚苯酯涂层,并利用自制的刮磨试验机进行刮磨试验。采用激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)等研究了硬度对铝硅... 详细信息

目前,国内外关于铝硅聚苯酯涂层刮磨试验研究报道较少。采用等离子喷涂技术(APS)制备了3种不同硬度的铝硅聚苯酯涂层,并利用自制的刮磨试验机进行刮磨试验。采用激光共聚焦显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)等研究了硬度对铝硅聚苯酯涂层刮磨机理及可磨耗性能的影响。结果表明:3种涂层在刮磨前期均发生的是叶尖微峰与涂层之间的二体磨粒磨损,后期主要为三体磨粒磨损和黏着磨损;低硬度涂层以非金属相的黏着磨损为主,造成了较大的刮磨深度和面粗糙度;高硬度涂层发生了严重的三体磨粒磨损和黏着磨损,造成了最大的刮磨深度和面粗糙度;中间硬度涂层发生了适中程度的三体磨粒磨损和黏着磨损,得到了较小的刮磨深度和面粗糙度,具有最佳的可磨耗性能。

关键词：铝硅聚苯酯涂层刮磨机理可磨耗性能硬度

界面接触温度对等离子喷涂封严涂层性能的影响

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中国表面工程 2012年第6期25卷 73-78页

作者：陈志坤刘自敬朱晖朝张忠诚广州有色金属研究院材料表面研究所广州510650

用等离子喷涂制备航空封严涂层。通过改变冷却气压力的方式,调节喷涂过程中的基体温度,从而研究界面接触温度对涂层性能的影响。用OM和SEM观察封严涂层的组织形貌,用XRD分析封严涂层的物相组成,并对封严涂层进行摩擦磨损试验和冲蚀试验... 详细信息

用等离子喷涂制备航空封严涂层。通过改变冷却气压力的方式,调节喷涂过程中的基体温度,从而研究界面接触温度对涂层性能的影响。用OM和SEM观察封严涂层的组织形貌,用XRD分析封严涂层的物相组成,并对封严涂层进行摩擦磨损试验和冲蚀试验,研究界面接触温度对封严涂层的磨损性能和冲蚀性能的影响。试验结果表明,等离子喷涂封严涂层能够获得典型的蜂窝状组织结构。提高喷涂过程中接触温度能够提高涂层的显微硬度、沉积率与抗冲蚀性能,但涂层的可磨耗性能有所降低。

关键词：等离子喷涂封严涂层界面接触温度沉积率可磨耗性能抗冲蚀性能