发布日期：2025-12-23 00:25    点击次数：97

普及发动机遵循是航空领域洽商的要点,气流浮现会缩短发动机的遵循金沙巴黎人娱乐城app娱乐,因此减少浮现关于航空发动机的发展具有蹙迫意旨。不息在旋转部件和静止部件之间酌量密封系统以幸免气流发生浮现。其中一种密封系统称为篦齿密封,由旋转部件上的篦齿和静止部件上的衬套构成。在分歧称旋转部件发生首要损害或磨损时,带有可磨耗材料的衬套不错使篦齿鳍片发生摩擦,同期保握有用的密封界面。汲取规矩密封结构破绽来缩短气体浮现的门径经济、有用[1]。为了详实转子与静子金属对磨产生过高的温度,一般将篦齿尖端加工成薄带结构。在篦齿尖端等要害部位制备驻扎涂层,以幸免最开动动掸时的切入以及瞬态极点操作时产生的对磨对发动机形成损坏,并减小零件的磨损进度。制备驻扎涂层不错延伸篦齿的使用寿命、缩短其爱护老本[2]。

不息汲取步地管理法制备金属步地耐磨驻扎涂层,步地管理法包括物理气相千里积(PVD)[3]、化学气相千里积(CVD)[4]、化学镀[5]和复合电千里积[6]等,其中复合电千里积是坐蓐金属基复合涂层最蹙迫的期间之一,其具有工艺毛糙、千里积速度较快等优点。含有固体颗粒的涂层,如SiC[7]、Al2O3[8]、WC[9]、碳纳米管(CNT)[10]和金刚石[11]等具有较好的耐磨性和分散硬化性能。立方氮化硼(cBN)[12]具有相似于金刚石的优异物理和化学特质,如高硬度、高热导率、大带隙和高击穿场强等,因此cBN颗粒常被选为增强涂层耐磨性能的第二相。在篦齿型面等部位制备主动切削涂层的期间海外已发展较为锻真金不怕火,关系产物已锻真金不怕火应用于新一代航空发动机中,cBN因具有雅致的切削性、耐高温性及电千里积适合性,成为海外航空发动机组件主动切削涂层中最常使用的切削相。但在篦齿步地制备复合电千里积Ni－cBN主动切削涂层的公开报说念较少。笔者制备了Ni－cBN复合电千里积涂层,洽商了涂层的组织、连合强度、抗热震性能及涂层对基膂力学性能的影响,并考据了复合电千里积工艺的遵循。

1. 西宾材料及门径

1.1 西宾材料

试样基体材料采纳FGH95镍基高温合金,将雾化高温合金粉末进行热等静压成型后,再锻形成型。制造出的高温合金粉末的化学要素如表1所示。在600 ℃使命条目下,FGH95镍基高温合金具有优异的综协力学性能[13]。对尺寸(直径×厚度,下同)为25 mm×4 mm的试样进行显微组织分析和连合强度测试。对具备篦齿局部仿形齿尖和齿面结构的模拟试样进行涂层抗热震性能测试(见图1)。

Table 1. FGH95镍基高温合金粉末的化学要素

图 1 具备篦齿局部仿形齿尖和齿面结构的模拟试样外不雅

1.2 涂层制备

在对试样进行复合电千里积前,先用丙酮超声清洗试样步地,以畏惧步地油污。使用氯化镍冲击镀液体系算作涂层冲击预镀液,制备预镀层,以普及基体与Ni－cBN涂层的连协力。汲取瓦特镀液体系将磨料颗粒均匀、完整地镀覆在试样步地。使用的磨料颗粒为单晶立方氮化硼,步地粒度为140目(1目＝25.4 mm)。复合电千里积完成后汲取真空热管理炉对复合电千里积涂层进行热管理,以摒除涂层里面应力,热管理工艺为：真空度不低于5×10－3 Pa,以10 ℃/min升温速度升至400 ℃后保温2 h,随炉冷却。

1.3 西宾门径

1.3.1 显微组织不雅察

使用扫描电子显微镜(SEM)对涂层厚度、Ni层厚度、涂层中cBN粒度、cBN埋深进行不雅察,并不雅察篦齿模拟试样截面的Ni－cBN涂层组织[14]。

1.3.2 连合强度测试

最初在尺寸为25 mm×4 mm的FGH95试样一面制备Ni－cBN涂层,愚弄钎焊的门径将圆片有、无涂层的两个圆离别焊合在两根尺寸为25 mm×50 mm的316不锈钢商榷上；随后依据GB/T 228.1—2010 《金属材料 拉伸西宾 第1部分：室温西宾门径》将该钎焊试样加工成拉伸试样,并对试样进行抗拉强度测试。由于Ni－cBN涂层的连合强度一般低于涂层与不锈钢钎焊连合强度,也低于FGH95基体与不锈钢钎焊连合强度,施加拉力后,涂层最初会从里面或与FGH95的界面处断开,因此不错通过这种门径来判断Ni－cBN涂层的连合强度。

1.3.3 抗热震性能测试

使用风冷热震的门径对试样进行涂层抗热震性能测试,具体测试门径为：将带有Ni－cBN涂层的试样放入600 ℃马弗炉中,保温10 min后去除,汲取常温压缩空气进行风冷降温3 min,然后再次将试样放入600 ℃马弗炉中保温,如斯轮回1 200次或至涂层败落。

1.3.4 涂层对基膂力学性能的影响

依据GB/T 228.1—2010将FGH95合金基体加工成拉伸和握久力学性能试样,汲取复合电千里积工艺在试样标距区外在面制备Ni－cBN涂层,离别依据GB/T 228.1—2010和GB/T 228.2—2015 《金属材料 拉伸西宾 第2部分：高温西宾门径》对带有涂层的力学试样进行室和顺高温(650 ℃)拉伸西宾,以及高温握久力学性能测试。

2. 西宾终结

2.1 显微组织描摹

涂层总厚度和Ni层厚度的测量终结如图2所示,涂层总厚度由颗粒最高点到基体的距离决定。由表2可知：试样涂层总厚度离别为132.01,102.28,136.38,92.38 μm,平均厚度为115.76 μm；试样Ni层厚度离别为82.09,76.46,83.88,80.59 μm,平均厚度为80.76 μm。

图 2 涂层总厚度和Ni层厚度的测量终结

2.2 连合强度

对Ni－cBN涂层钎焊试样进行抗拉强度测试,试样拉断后,断裂面均位于Ni－cBN涂层部位(见图3)。试样的抗拉强度测试终结为160～181.8 MPa。断裂面均位于Ni－cBN涂层部位,因此试样的抗拉强度即为涂层连合强度。

图 3 Ni－cBN涂层钎焊试样拉断后的宏不雅描摹

2.3 抗热震性能

图4为带有Ni－cBN涂层篦齿模拟试样600 ℃风冷热震1 200次后的宏不雅及微不雅描摹。由图4可知：在履历了600 ℃风冷热震1 200次后,篦齿模拟试样步地Ni－cBN涂层未发生开裂或涂层剥落气候,涂层全体保握好意思满,评释篦齿型面Ni－cBN主动切削涂层具有雅致的抗热震性能。

图 4 带有Ni－cBN涂层篦齿模拟试样600 ℃风冷热震1 200次后的宏不雅及微不雅描摹

2.4 涂层对基膂力学性能的影响

离别对有、无涂层的试样进行室和顺高温拉伸西宾,以及高温握久力学性能测试,终结如表2～4所示。

Table 2. 有、无涂层试样室温拉伸西宾终结

Table 3. 有、无涂层试样高温拉伸西宾终结

Table 4. 有、无涂层试样高温握久力学性能测试终结

由表2～4可知：有涂层试样的室和顺高温拉伸性能,以及高温握久力学性能和无涂层试样基本终点,制备Ni－cBN涂层未对FGH95基体的室和顺高温力学性能形成不利影响。

3. 复合电千里积工艺考据

对模拟试样进行复合电千里积管理,复合电千里积后模拟试样的宏不雅描摹如图5所示。由图5可知：模拟试样步地Ni－cBN主动切削涂层外不雅雅致、密致且均匀散布,涂层无裂纹、金属瘤、漏镀、翘起及剥落等气候,镀覆遵循均匀。

图 5 复合电千里积后模拟试样的宏不雅描摹

在模拟试样的截面切取试样,试样的SEM描摹如图6所示。由图6可知：Ni层在篦齿型面上的厚度为50～120 μm,涂层与基体连合紧密,cBN颗粒在齿状结构上散布均匀,Ni层与cBN颗粒各个构兵面均紧密连合。

图 6 模拟试样截面的SEM描摹

4. 论断

汲取复合电千里积工艺在FGH95镍基高温合金和模拟试样步地制备了平均厚度为115.76 μm 的Ni－cBN主动切削涂层。涂层与基体连合紧密,涂层连合强度大于160 MPa。涂层抗热震性能优异,600 ℃热震1 200次后Ni－cBN涂层无裂纹及涂层剥落气候,涂层保握好意思满。涂层对FGH95基膂力学性能无清晰影响。

复合电千里积工艺可在复杂型面篦齿步地制备与基体紧密连合、cBN颗粒散布均匀的Ni－cBN涂层,对复杂型面篦齿形成完整保护。

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