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随着“深蓝战略”的实施,我国先进航空发动机对防钛火耐腐蚀封严材料的需求日益增强。现役典型发动机压气机封严材料多孔Al-BN复合涂层具备防钛火功能,但耐腐蚀性差:国外PI泡沫的耐腐蚀性优良,但不具备防钛火功能。Al-BN复合涂层和PI均无法兼具防钛火和耐腐蚀双重功能,因此急需研制新型防钛火耐腐蚀封严材料。本论文研究了 Al和NiAl-BN在高温摩擦过程中的扩散转移机理;探究了耐腐蚀性良好的Ag-BN和Ni-BN两种复合涂层的防钛火效果;制备了铝颗粒/PI复合材料并研究了材料的防钛火效果和耐腐蚀性。在此基础上,进一步研究了铝蜂窝/PI和铝蜂窝/Al-BN/PI的防钛火效果和耐腐蚀性。论文主要的研究内容和结论如下:(1)通过A1和NiAl-BN的高温摩擦实验研究发现,Al在400℃-600℃能够向Ti6A14V合金发生扩散转移,并且在600℃时,在Ti6A14V合金表面形成金属间化合物TiAl3,铝原子的扩散活化能为28.22 kJ·mol-1;NiAl-BN在600℃也能向Ti6Al4V合金发生扩散转移。(2)通过摩擦实验和高速刮擦实验,对比了等离子喷涂Ag-BN和Ni-BN两种复合涂层的防钛火效果。摩擦实验表明,25℃-600℃,Ag-BN和Ni-BN两种复合涂层的摩擦系数分别为0.39-0.65和0.51-0.65,Ag和Ni发生转移的温度不同,Ag发生转移的温度比Ni发生转移的温度低。高速刮擦实验表明,Ag-BN和Ni-BN两种复合涂层的可刮削性能指数分别为29.16和4.67,Ag-BN复合涂层具有更好的可刮削性,与两种涂层对磨的Ti6A14V合金表面均受到磨损,Ag-BN和Ni-BN两种复合涂层的防钛火效果比Al-BN复合涂层的防钛火效果差。(3)通过热压烧结制备了铝颗粒增强PI复合材料,分析了材料的防钛火效果和耐腐蚀性。摩擦实验表明,加入铝颗粒的PI在100℃-500℃具有良好的润滑性能,在500℃的摩擦系数仅有0.28。在摩擦中,Al在Ti6A14V合金表面形成转移层,能保护合金避免磨损。高速刮擦实验表明,加入铝颗粒的PI具有良好的可刮削性,材料的可刮削性能指数为-479,与之对磨的Ti6Al4V合金表面形成了转移层,合金几乎没有磨损。在刮擦中,材料表面和合金表面出现热量富集,热量富集导致PI发生了碳化分解。因此,铝颗粒/PI复合材料的防钛火效果好,但是无法避免PI分解。通过盐雾腐蚀实验发现,经30天盐雾腐蚀,铝颗粒/PI复合材料形貌未发生明显变化,铝颗粒的腐蚀程度低,铝颗粒/PI复合材料的耐腐蚀性优良。(4)提出铝蜂窝和Al-BN增强PI结构设计并制备了防钛火耐腐蚀新材料。摩擦实验表明,加入铝蜂窝和Al-BN的PI具有良好的润滑性能,在450℃摩擦系数仅有0.28。在摩擦中,Ti6A14V合金表面发生了粘着层转移。高速刮擦实验表明,铝蜂窝/PI和铝蜂窝/Al-BN/PI两种复合材料的可刮削性能指数分别为357.5和-11.5,与之对磨的Ti6A14V合金表面均发生了粘着层转移,其中,铝蜂窝/Al-BN/PI的可刮削性更好,与其对磨的合金几乎没有磨损。在刮擦中,由于铝蜂窝起到传热作用,从而PI未发生碳化分解。因此,铝蜂窝/Al-BN/PI具有良好的防钛火效果,并且在摩擦中不易发生热量富集。通过盐雾腐蚀实验发现,经30天盐雾腐蚀,铝蜂窝/Al-BN/PI复合材料表面无明显变化,腐蚀主要表现为铝蜂窝的点蚀,PI和Al-BN腐蚀程度低,复合材料的耐腐蚀性优良。基于上述实验结果,通过对比材料的摩擦系数、可刮削性能指数、Ti6A14V合金的磨损情况和耐盐雾腐蚀性发现,铝蜂窝/Al-BN/PI是上述材料中性能最好的防钛火耐腐蚀封严材料。