航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片鋸齒冠耐磨涂層高溫磨損性能研究.pdf

1、Co-Cr-W、Co-Cr-Mo與K4208合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片鋸齒冠上常用的耐磨涂層材料，航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升的客觀現(xiàn)實(shí)要求其在高溫、重載、高頻振動(dòng)環(huán)境下工作。然而，工作面涂敷耐磨材料的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片葉冠在工作過程中經(jīng)常因磨損問題而發(fā)生早期失效，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因磨損問題導(dǎo)致葉冠斷裂，對(duì)航空飛行安全造成極大影響。因此，研究這三種材料在高溫環(huán)境中的摩擦磨損性能，對(duì)比分析磨損量變化規(guī)律具有十分重要的意義。
　　本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)

2、渦輪轉(zhuǎn)子葉片鋸齒冠工作面耐磨涂層為研究對(duì)象，確定了葉冠磨損的基本類型；開發(fā)了模擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片鋸齒冠工作面在發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)際工況的MM-MS500高溫微動(dòng)試驗(yàn)測試系統(tǒng)；設(shè)計(jì)了摩擦磨損試驗(yàn)組件結(jié)構(gòu)；選取Co-Cr-W、Co-Cr-Mo與K4208合金粉末，在K417鎳基鑄造高溫合金板材上，采用大氣等離子噴涂和鎢極氬弧堆焊工藝制備了等離子噴涂Co-Cr-W、鎢極氬弧堆焊Co-Cr-W、Co-Cr-Mo與K4208四種不同類型的摩擦磨損試

3、驗(yàn)組件。
　　在MM-MS500高溫微動(dòng)試驗(yàn)測試系統(tǒng)上模擬耐磨涂層在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉冠工作面磨損過程中的磨損形式，考察不同試驗(yàn)條件下耐磨涂層材料的磨損變化量。研究了4種不同類型的摩擦磨損試樣在不同載荷、不同溫度下的微動(dòng)磨損變化量，通過正交試驗(yàn)分析了溫度、載荷因素對(duì)不同試樣磨損量的影響，結(jié)果表明：所考察的試驗(yàn)因素對(duì)4種試樣磨損量的影響存在不同的主次關(guān)系。對(duì)等離子噴涂Co-Cr-W耐磨涂層，載荷＞溫度；對(duì)氬弧堆焊耐磨涂層，溫度＞載荷；對(duì)于

4、氬弧堆焊Co-Cr-W和K4208耐磨涂層，盡管溫度和載荷對(duì)磨損量均有顯著影響，但從貢獻(xiàn)率的角度看，仍是溫度＞載荷。
　　測試了4種不同耐磨涂層的顯微硬度，硬度值均符合要求。在試驗(yàn)前后觀察了4種涂層的表面形貌，并采用SEM-EDS方法進(jìn)行了能譜分析，結(jié)果表明：除磨損氧化導(dǎo)致涂層表面O元素含量增加外，涂層表面微觀形貌及其它元素含量基本未發(fā)生變化。觀察動(dòng)試件涂層與基體截面的金相斷口，結(jié)果表明：涂層和基體材料的組織結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)后未發(fā)生明顯