热喷涂技术的开发与应用

热喷涂技术的开发与应用 Development and Appl ication of Thermal Spraying Technology 支树平成都发动机( 集团) 有限公司 2 介绍了在现代航空燃气涡轮发动机上热生产需要 ,又建成一个 1 070 m热喷涂专用厂房 。[ 摘要] 喷涂热障 、封严 、耐磨涂层的开发应用实例 。 关键词 : 航空燃气涡轮发动机 热喷涂涂层 应 用 2 The paper p resent s t he developABSTRACT ment and applicatio ns of t her mal barrier coating , seal () clearance co nt roland wear resistance coating fo r aero 图 1 加力燃烧室外壁 5 个截面gas t urbine engine . () 有 、无涂层平均温度Key words : Aero ga s turbine engine Thermal Fig. 1 Average temperat ure fo r 5 sectio ns of o ut side spraying coat ing Appl icat ion ( ) surf ace wit h o r wit ho ut coatingof t he af terbur ner 航空燃气涡轮发动机不仅零件工作条件恶劣 : 温 () ( 度高 涡轮前温度已超过 1 300 ?、转速高 涡轮转速 ) 约 10 000 r/ min、负荷大 , 而且推重比 、耗油率 、可靠 性 、翻修寿命等要求高 。热喷涂技术以其独特的优势 , 已成为航空发动机制造 、修理技术中不可或缺的工艺 , 而且应用范围广 ,取得的经济技术效益显著 。 本文将 2 加力燃烧室外壁 8 个截面图 ( ) ( 介绍成都发动机 集团有限公司 简称成 () 有 、无涂层单点最高温度) 发公司在燃气涡轮发动机上开发应用热喷涂热障 、封 Fig. 2 Max . single-point temparat ure 严 、耐磨典型涂层的实例 。 fo r 8 sectio ns of o ut side surf ace ( ) wit h o r wit ho ut coatingof t he af terbur ner 1 热障涂层 ( 热障 涂 层 简 称 TBC 涂 层 Ther mal Barrier Coat2 112 火焰筒 TBC 涂层 ( ) ) ing,通常由金属 合金粘结及耐蚀底层和低导热率 某发动机有 9 个火焰筒 ,其内表面为等离子喷涂 的氧化物陶瓷面层组成 ,已广泛地用于发动机燃烧室 、 加力燃烧室 、涡轮部件及热燃气通道等承受热应力 、热 () 热障涂层 见图 3,底层用 NiCo CrAl Y ,涂层厚度 0 . 12 腐蚀的热端部件上 ,可以提高材料的使用等级 ,延长材 ,0 . 23 mm , 面层用氧化钇稳定的氧化锆粉末 , 厚度料的使用寿命或降低零件对冷却气流的要求 。 111 加力燃烧室内壁 TBC 涂层 () 底层镍/ 铝 或镍/ 铬0 . 1,0 . 15 mm ,面层氧化铝 (0 . 2 mm ,在两种加力燃烧室上的隔热效果见图 1 加力 ) () 温度 1 500 K,图 2 加力温度 1 600 K。 据计算 ,燃气涡轮发动机涡轮前温度提高 55 ?即 可增大推力约 10 % 。壁温下降 100 ?左右 ,意味着将 当时所能提供的最好的耐热合金板料的使用温度提高 了 100 ?左右 ,成发公司 70 年代的这项成果确保了一 图 3 火焰筒上的热障涂层和耐磨涂层个加力推力提高 24 %的改型机顺利定型 。为了满足 Fig. 3 The t her mal barrier coating and wear 长达 2 . 4 m 的加力燃烧室除油 、吹砂 、等离子喷涂批量 resistance coating in t he co mbustio n liner 高温度条件下减少漏气损失 ,用金属箔蜂窝做成静止 航空燃气涡轮发动机有近 20 级压气机和涡轮叶,由它与带冠叶片蓖齿的侧面形成封严效果 ,件封严环 片 ,各级之间均有压差 。转动部件与静止部件之间必 见图 5 。在这里 ,蜂窝相当于可磨耗抗冲刷的第一类不可少的间隙严重影响了压气机和涡轮效率 ,以致仅 软涂层 ,而在对应的叶片蓖齿侧面喷涂耐磨涂层 ,某发 叶尖漏气 损 失 就 占 发 动 机 整 机 损 失 的 10 %, 40 % 。 动机动力涡轮采用含氧化钛的氧化铝 ,以改善摩擦 ,提 随着发动机尺寸增大和温度升高的趋势 ,发动机的封 高寿命 。 严越来越受到关注 。 可磨涂层也可用于发动机滑油系统封严 ,减少滑 常用于控制间隙 、减少泄漏损失的热喷涂封严涂 油泄漏 。图 6 为发动机的轴承支座 ,采用等离子喷涂 层有两类 。一类是可磨耗涂层 ,即在相对于转动叶片 铝聚苯酯涂层 。试验 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ,此种涂层与滑石涂层相比 , 叶尖径向外侧的静止环带上喷涂可磨耗抗冲刷的软涂 不仅封严效果好 ,而且寿命成倍增长 。() 层 见图 4, 可减少叶片叶尖处的径向间隙 。常用材 料和适用温度见表 1 。成发公司 80 年代先后研制了 镍/ 硅藻土 、镍铬/ 硅藻土和镍铬铝/ 硅藻土可磨封严涂 层 ,在不改动发动机原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的情况下可减小涡轮径向 间隙 ,取得了推力提高 1 %,3 % 、燃油消耗降低 2 %, 5 %的效果 ,并很快在国内推广 。 另一类气路封严涂 层实际上是耐磨涂层 。由于航 可磨空燃气涡轮发动机的工作温度和转速是动态的 , 图 5涡轮叶片的耐磨封严涂层 Wear resistance seal coating Fig. 5 of t he t urbine blade 图 4 控制间隙的可磨耗封严涂层 Fig. 4 Abradable seal coating 减少滑油泄漏的封严涂层图 6 of clearance co nt rol Fig. 6 Seal coating fo r decreasing oil leakage 3 耐微动磨蚀涂层 表 1 常用可磨涂层材料和适用温度 涂层名称 喷涂 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 适用温度/ ? 用 途 微动磨蚀是航空发动机中较突出的一种磨损故 障 。它产生在两个有一定正压力作用 、工作中有极微压气机和滑油系 聚苯酯 等离子 - 18,340 统封严 (μ) 小相对运动 一般小于 25m的金属表面 ,也称振动 铝石墨火焰 、等离子450 以下压气机部位封严 磨蚀 。微动磨蚀造成的表面损伤 ,会加速其他形式的 镍石墨火焰 、等离子480 以下压气机部位封严 故障产生 ,直至构件失效 。由于航空发动机要求重量 镍/ 硅藻土火焰 、等离子750 以下涡轮部位封严 轻 ,采用柔性结构多 ,加之温度变化大 ,并大量使用铝 镍/ 铬硅藻土火焰 、等离子850 以下涡轮部位封严 镁 、钛合金和镍基合金 ,微动磨蚀格外引人关注 。热喷 1 000 以下涡轮部位封严镍铬铝/ 硅藻土火焰 、等离子() 下转第 63 页 () 料 ,提供多种耐微动磨蚀涂层 。在某发动机零件中 ,小2回火工艺规范改进 。 到一个垫片 、销子 ,大到直径近 2 m 的机匣 ,广泛地应 改善有机玻璃透明件内应力状态的最好办法是回 用了热喷涂的耐微动磨蚀涂层 。常用的热喷涂耐微动 火处理 。试验证明 ,采取逐级升温二步夹紧法工艺规 范 ,对于改善制件内应力状态 ,抑制座舱盖胶接端面裂 磨蚀材料有镍包铝 、铜镍铟 、钴/ 碳化钨 、镍铬/ 碳化铬 。 应用实例 :纹的产生具有明显效果 。其工艺规范 : 夹紧升温 ?60 () () () () () ( 1发动机机身中部快卸环部位 见图 7,本该报 ?10 min?70 ?10 min?80 ?10 min?90 ?3 + 3 废的零件采用等离子喷涂镍/ 铝涂层 0 . 1,0 . 2 mm ,又 () ) h?二次夹紧 ?90 ?3 h?随炉冷却 。0 用了一个寿命期后涂层无损 ,仍可继续使用 ,经济效益 () 3机加工艺方法改进 。 显著 。 通过对定向有机玻璃电刨刨削端面及铣刀铣切端 面在放大镜下对比观察发现 :电刨刨削端面机加痕粗 , 玻璃端面损伤多 ,锉修及抛光后仍难以消除 ;而铣切端 面机加痕相对较细 , 损伤较少 , 锉修及抛光后表面光 滑 ,未发现损伤痕迹 。因此 ,在玻璃端面机加时 ,严禁 电刨刨削 ,而采用如下机加工艺方法 :铣刀铣切 ?锉修 ?打磨抛光 。对比试验表明 ,该机加工艺对抑制胶接 端面裂纹的产生有明显效果 。 () 4制件吻合性改善 。 为了改善边缘加强件与舱 7 安装边的耐磨涂层图 盖玻璃间的吻合性 ,对 Fig. 7 Wear resistance coating of t he flange 边缘加强件的成形模进行了合理修形 。成形时 ,严格 () 2在某发动机火焰筒上 ,最多有 5 处采用等离子 ( ) 子喷涂耐微动磨蚀涂层 见图 3,其中 4 处为等离子 按工艺规范要求操作 ,并适当延长随模冷却时间 ,使制 喷涂镍铬/ 碳化铬涂层 ,尾段为爆炸喷涂或超音速等离 件吻合性得以明显改善 。 子喷涂镍铬/ 碳化铬涂层 ,厚度均为 0 . 05,0 . 10 mm 。 通过工艺改进试验 ,按改进后的工艺已制造座舱 成发司开发应用的热喷涂涂层及功能见表 2 。盖 20 余件 ,均未发现胶接端面裂纹 。 4 结束语 成发公司开发与应用的热喷涂涂层及功能表 2 涂 层 名 称 涂 层 功 能 经过试验 、 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和工艺改进 ,找出了 MD YB - 3 舱 盖玻璃胶接端面产生裂纹的根本原因 ,基本解决了玻 镍包铝粘结底层 、耐磨 、耐蚀璃胶接端面产生裂纹的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。为从根本上解决此类问 镍铬/ 碳化铬耐磨 、耐蚀题 ,特提出以下建议 : 钴/ 碳化钨耐磨 、耐蚀() 1研制开发对 MD YB - 3 定向有机玻璃无腐蚀 ()聚苯酯铝 铝硅封严或腐蚀性小的胶粘剂 。 () 铝 铝硅石墨封严 () 2选用与 MD YB - 3 定向有机玻璃弹性模量和 镍石墨封严 () 镍 镍铬/ 硅藻土封严线膨胀系数相同或相近的边缘加强材料 。 镍铬铝/ 硅藻土封严() 3在外场使用过程中 ,定期用 C GS - 1A 型检测 氧化铝隔热 、耐磨仪或其他专用仪器观察和检查座舱盖玻璃端面有无裂 镍钴铬铝钇耐蚀纹产生 ,探索裂纹产生及扩展的规律 ,及时消除隐患 , 氧化镁或氧化钇稳定的氧化锆隔热 确保飞行安全 。 氧化铝/ 氧化钛耐磨 GNJ 涂层高压耐水绝缘 参 考 文 献喷涂渗铝涂层高温耐蚀 准确地选用涂层 ,辅之以完善的质量控制措施 ,已 1 高镇同主编 . 有机玻璃疲劳和断口图谱 . 北京 : 科学出 版社 ,1987 使热喷涂技术获得了广泛的应用 。随着发动机和热喷 2 徐世清 . YB - 3 座舱盖玻璃开裂失效分析. 航空工艺技 涂技术的不断创新 ,航空发动机领域仍将是热喷涂技 ()责编 术最活跃的舞台 。根 山() () 责编 艾 紫 术 ,1995 4:33,35