【摘 要】
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航空发动机的核心部件就是高压压气机,其效率反映着发动机的工作效率,而运转间隙对压气机的影响很大。一般来说,如果想将涡轮效率提升1%,就要减少0.25mm的高压涡轮叶尖间隙,单位耗油率增加0.25%。反之,如果有过大的运转间隙在压气机中,就会破坏发动机在加速时的气动特性,严重时还会喘振。因此,提高压气机的工作效率,即可提高发动机运转效率、使用寿命和降低油耗。通过热喷涂工艺生产的封严涂层不仅可以让间隙
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航空发动机的核心部件就是高压压气机,其效率反映着发动机的工作效率,而运转间隙对压气机的影响很大。一般来说,如果想将涡轮效率提升1%,就要减少0.25mm的高压涡轮叶尖间隙,单位耗油率增加0.25%。反之,如果有过大的运转间隙在压气机中,就会破坏发动机在加速时的气动特性,严重时还会喘振。因此,提高压气机的工作效率,即可提高发动机运转效率、使用寿命和降低油耗。通过热喷涂工艺生产的封严涂层不仅可以让间隙变小,还可以让零件相互间的摩擦得到缓解,是压气机中的重要组成部分。为满足新一代航空发动机对于高压压气机封严涂层的耐高温及可磨耗的需求,开发了三层结构的可磨耗封严涂层体系。底层粘接层为NiCrAl涂层,中间层隔热层为氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层,面层功能层采用NiCrFeAl/BN涂层。其中,NiCrAl涂层和氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层喷涂使用大气等离子喷涂工艺制备,NiCrFeAl/BN涂层采用氧-乙炔火焰喷涂工艺制备。按照确定的工艺参数喷涂NiCrAl涂层和氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层,两种涂层的氧化物含量、孔隙率、未熔颗粒数量等微观组织表现都很优秀,NiCrAl涂层的结合强度达到了50.2MPa,氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层的结合强达到了31.3MPa,并且经过弯曲测试的试样弯曲表面未产生贯穿裂纹和距边缘大于2mm区域的掉块。说明两种涂层的性能优异且符合使用要求的。通过比较使用2种喷嘴喷涂NiCrFeAl/BN涂层的显微组织、硬度、结合强度,确定使用对粉末熔化较好的K型喷嘴。NiCrFeAl/BN涂层的抗热震能力优异,通过加热至750℃后水冷的方式,20次后未出现掉块、剥落、分层等迹象。涂层在80目刚玉砂0.3MPa风压的条件下最高失重率为312μg/g,具有较好的抗冲蚀性。在750℃下涂层与Ti2Al Nb合金叶片对磨的叶片磨损比IDR绝对值基本小于20%,证明该涂层在750℃时拥有良好的可磨耗性。
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