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为了提高航空发动机的效率,应尽量减少压气机、涡轮机叶冠与机匣之间的间隙。封严涂层由于其生产工艺简单,返修和调整性能容易,封严效果好而在航空发动机上得到应用。但目前大多封严涂层的使用温度都低于900℃,这与目前发动机的高温发展趋势不相符,同时设计者仅凭单一的硬度指标来选择涂层和制定喷涂工艺也是不合理的。因此,有必要探索高温封严涂层的成分、工艺、组织和性能之间的关系,寻找喷涂工艺对涂层性能和组织的影响规律,以便为今后的实际生产提供科学依据。
本文首先在1Cr18Ni9Ti基体上采用大气等离子喷涂厚为0.1-0.15mmNiCoCrAlY2O3粘结层,然后采用工艺简单、操作容易、经济实惠的火焰喷涂工艺,喷涂使用温度在900±10℃的NiCrAl/SiO2封严涂层。喷涂过程中改变送粉载气N2和送粉燃气O2和C2H2的流量、送粉速率以及面层粉末粒度,同时利用SprayWatch在线监测系统监测喷涂粒子的温度和速度。研究不同工艺参数下,涂层组织和性能的变化规律,并根据上述规律,寻找符合常温、高温和低温使用性能要求的喷涂工艺。
通过研究,主要得出以下结果:随着送粉载气N2流量增大,喷涂粒子的运动速度加快,涂层中的孔隙细小弥散,孔隙率降低,涂层的硬度和结合强度升高,涂层中有氧化现象;随着喷涂燃气O2和C2H2流量的增大,喷涂粒子的运动速度加快,温度升高,涂层中的孔隙尺寸减小,分布均匀,孔隙率减小,涂层的硬度和结合强度升高,涂层中也存在氧化现象;随着送粉速率的增加,结合强度降低,涂层的硬度稍有下降;随着面层粉末粒度的增大,涂层的孔隙率增大,涂层的硬度和结合强度减小;在粉末粒度为+260目、O2和C2H2流量分别为18L/min和15L/min、送粉率为37.2g/min的喷涂工艺下,涂层的室温、高温和低温性能都满足技术指标要求。