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可磨耗封严涂层主要应用于发动机的压气机或涡轮机的机匣上,可减小压气机、涡轮机叶尖与机匣之间的间隙,从而降低油耗,提高发动机的效率。研究可磨耗封严涂层在不同使用条件下微观组织的变化规律,对进一步改善涂层使用性能,延长涂层使用寿命具有重要的理论与实际意义。本文选择Ni/石墨可磨耗封严涂层,对涂层在各种使用和处理温度下的性能和微观组织间的关系进行了比较研究,得出以下结论:
一、常温下,未处理进口Ni/石墨涂层结合强度较国产Ni/石墨涂层的结合强度高。低温处理后,两种涂层的结合强度与未处理涂层的结合强度相比均有升高。高温处理后,国产Ni/石墨涂层硬度波动较大,有的甚至升高,对可磨耗性能不利;进口Ni/石墨涂层硬度明显降低,对抗冲蚀性能不利。
二、进口和国产Ni/石墨涂层性能差别的主要原因是国产粉末颗粒包覆性差,进口粉末颗粒的包覆性好。国产Ni/石墨粉末中的石墨C在喷涂过程中烧损较多,进口Ni/石墨粉末中的石墨C在喷涂时烧损少。国产Ni/石墨涂层中存在很多未包覆石墨C的纯Ni区域,从而导致涂层硬度在高温处理过程中降低不明显。进口Ni/石墨涂层中的Ni大部分包覆有石墨C,在高温处理时石墨C的烧损快,剩下了Ni骨架和较多的孔洞,使得硬度下降快。
三、未处理的进口Ni/石墨涂层中存在Ni、石墨C、Ni3C、NiO四种相。在喷涂过程中,融熔的粉末粒子在涂层上结晶后的晶格常数与平衡状态相差较大,在高温处理过程中将朝平衡态转变。高温处理过程中,石墨C不断烧损,Ni不断发生氧化,NiO量不断增加,Ni3C在较短的时间内发生分解。石墨C的烧损使得涂层中孔隙率增加,是导致涂层硬度下降的主要原因。Ni、NiO和Ni3C的相对数量发生变化,也对涂层硬度产生影响。