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随着航空工业的迅速发展,全国对发动机的效率提出越来越高的要求。目前减小压气机,涡轮机叶尖与机壳之间间隙的气路封严技术成为提高发动机效率的主要方法。因此,为解决燃气轮机及航天航空发动机在正常工况下整体工作效率低,静子与转子头磨损严重,导致静子与转子间隙变大的问题,本研究优选出适合喷涂于叶片表面和机壳内衬上的可磨耗封严涂层。可磨耗封严涂层作为一种牺牲性涂层,可大幅度的改善燃气轮机及航天航空发动机的气路封闭,提高发动机整体的工作效率与性能,延长使用寿命,因此对可磨耗封严涂层的研究与应用是全世界航天工业的关键问题。本文介绍了在航空工业中常见的气路封严技术和对比分析了不同技术之间的异同点,同时对近年内国内外常见的可磨耗封严涂层材料做了简单的介绍和总结,着重对可磨耗封严涂层材料的成分和配比进行分析和确定。在性能方面,可磨耗封严涂层既要具有可磨耗性,又要具有一定的强度和硬度用于抵御外界冲蚀。为了满足涂层的这一矛盾性能,本文设计了多种YSZ陶瓷基可磨耗封严涂层配比,其中的材料包括YSZ、Ni、h BN及聚苯酯(PHB)。在一定条件下采用固相烧结法制备YSZ陶瓷片,包括8YSZ、9YSZ、10YSZ及11YSZ,并分别对YSZ陶瓷片的形貌及性能测试分析,通过对比得到8YSZ、9YSZ及10YSZ所需的性能优于11YSZ,该性能主要包括部分热学和力学参数等。采用球磨法将4%、6%、8%和10%的粘接相材料Ni掺加在8YSZ中制备掺有Ni的8YSZ陶瓷片。同样地,在9YSZ及10YSZ中掺加相同质量的Ni制备掺有Ni的9YSZ和10YSZ陶瓷片,然后对YSZ陶瓷片的表面、截面形貌及性能进行测试,通过对样品的热膨胀系数、硬度及热导率等性能参数进行对比分析。当在8YSZ陶瓷中掺加4%的Ni时,其综合性能优于其它YSZ陶瓷片,因此确定8YSZ为本文制备可磨耗封严涂层的基相材料。采用球磨法将4%、6%、8%和10%的润滑剂h BN掺加8YSZ中,然后用固相烧结法制备掺有h BN的8YSZ样品。通过样品的成型情况及表面形貌观察,确定在8YSZ中掺加4%的润滑剂h BN更合适,过多或过少的h BN掺量均不满足涂层的制备要求。采用球磨法及固相烧结法制备掺加4%、6%、8%和10%造孔剂PHB的8YSZ样品,分别对样品的形貌和性能进行分析。通过截面形貌可知,PHB掺加量越多,8YSZ的气孔率越高,而且对不同掺加量下样品的热膨胀系数及热导率等性能进行对比,确定在8YSZ中掺加4%的造孔剂时,8YSZ样品的综合性能最佳。为了进一步确定在含有4%h BN和4%PHB的8YSZ中的Ni掺量,本文在掺有4%h BN和4%PHB的8YSZ中再分别掺加4%Ni、6%Ni、8%Ni及10Ni%,然后用固相烧结法制备不同Ni掺量的8YSZ基陶瓷片。分别对样品的表面、截面形貌及性能进行测试和分析,确定Ni掺量为4%的8YSZ陶瓷基片的综合性能好,可以将其作为制备可磨耗封严涂层的原材料配比。采用大气等离子喷涂技术分别在Fe和321不锈钢基体上制备单层及双层结构的涂层。本文设计了三种预喷涂粉末:一是纯的8YSZ粉末;二是4%的Ni掺加8YSZ粉末;三是4%Ni、4%h BN及4%PHB掺加8YSZ,一种过渡层合金粉末Ni Co Cr Al Y,两种基体材料:Fe和321不锈钢。文中所涉及的单层和双层结构的涂层共有16种,经过涂层的孔隙率、沉积效率、硬度、结合强度及抗热震等性能的对比,本文提出在8YSZ中掺加4%Ni、4%h BN及4%PHB,然后用等离子喷涂技术可制备性能优良的可磨耗封严涂层,这将有利于在工况条件下提升发动机的性能,使发动机得到保护。