為提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件抗腐蝕、抗高溫氧化、抗磨損等能力，延長(zhǎng)機(jī)件使用壽命园担，通常采取在發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件噴涂具有耐蝕、高溫抗氧化枯夜、耐磨損等功能的防護(hù)涂層[1]弯汰。由于設(shè)計(jì)原因，某航空發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中湖雹，一級(jí)渦輪導(dǎo)向器隔熱屏封嚴(yán)篦齒的外篦齒暴露在高溫燃燒區(qū)咏闪，未得到有效的冷卻，產(chǎn)生極大的熱應(yīng)力摔吏，引起篦齒根部背面涂層裂紋甚至掉塊鸽嫂，如圖1所示。統(tǒng)計(jì)分析表明：某航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作到大壽命時(shí)征讲，一級(jí)渦輪導(dǎo)向器隔熱屏NiCr- Cr3C2 涂層裂紋故障率高達(dá)80%据某，因此研究熱端部件NiCr- Cr3C2涂層修復(fù)技術(shù)成為目前一項(xiàng)急待解決的問(wèn)題。要解決涂層裂紋甚至掉塊的故障诗箍，就需要提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度癣籽，保證涂層獲得相當(dāng)?shù)哪臀g、高溫抗氧化滤祖、耐磨損等能力筷狼，為此必須適當(dāng)調(diào)整涂層材料的成分配比[1-2]。

調(diào)整涂層材料的成分配比
　一級(jí)渦輪導(dǎo)向器隔熱屏原涂層是采用底層為鎳鈷鉻鋁釔掰废，面層為20%Ni5%Cr-75%Cr3C2 混合粉噴涂制成棕优。因鎳鈷鉻鋁釔作為涂層底層能夠滿(mǎn)足結(jié)合強(qiáng)度要求，所以成分無(wú)需調(diào)整敢添。NiCr- Cr3C2 涂層是一種碳化物涂層，它利用碳具有很高硬度叁乍、耐高溫季训、并有一定潤(rùn)滑作用等性能，使涂層具有良好的抗沖擊性则沃、韌性等肝庸； NiCr- Cr3C2復(fù)合粉中的Ni在噴涂過(guò)程中會(huì)與底層鎳鈷鉻鋁釔中的Al發(fā)生反應(yīng)，增加涂層與基體的黏結(jié)性能章迎。因此吓死，采取適當(dāng)降低Cr3C2的含量、提高NiCr 中Ni 含量的方法焚寂，提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度普晌。
1 面層材料及配比
    NiCr- Cr3C2 涂層由NiCr合金與Cr3C2粉末組成顶猜，不同的結(jié)構(gòu)形式、組成成分痘括、顆粒度长窄，涂層的性能也不相同，具體情況見(jiàn)表1[3-5]纲菌。

    由表1可知挠日，NiCr合金與Cr3C2粉末的結(jié)構(gòu)形式有2 種，一種是混合式團(tuán)聚粉翰舌，另一種是包覆式復(fù)合粉嚣潜，如圖2所示。

    混合式粉末涂層韌性好椅贱，在高溫燃?xì)庵锌箽馕g懂算、腐蝕能力強(qiáng)，但在噴涂過(guò)程中Cr3C2于500~700℃時(shí)易氧化成Cr2O3夜涕，其硬度降低犯犁；包覆式粉末涂層結(jié)合力強(qiáng)，硬度高女器，表面光潔口迟，在高溫中耐磨抗氧化能力強(qiáng)，且在噴涂過(guò)程中因NiCr合金抗氧化性好巨脚，很好地保護(hù)了Cr3C2保蒲，使Cr 3C2未被氧化而損失，從而使涂層保持了很高的硬度敢弟。因此贼卿，NiCr 合金與Cr3C2粉末的結(jié)構(gòu)形式選用包覆式。
    由表1可知捅振，30%NiCr -70 %Cr3C2復(fù)合粉體制備的涂層具有結(jié)合力強(qiáng)彬率、高硬度、高溫抗氧化怯糠、耐磨耗署隔、耐磨蝕，用于830℃由硬表面引起的磨損或磨粒磨損瓦统，和其它粉末組成成分相比最適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件工作特點(diǎn)贿妹，因此采用包覆型的25%Ni5%Cr-70% Cr3C2 復(fù)合粉代替混合型的20% Ni5%Cr-75% Cr3C2 混合粉[6]。

2 包履型復(fù)合粉的制備工藝
    包履型NiCr- Cr3C2復(fù)合粉是采用高壓氫還原技術(shù)在Cr3C2粉的表面包裹鎳層金矛，再采用包覆法在鎳包Cr3C2的表面粘結(jié)超細(xì)鉻粉制成芯急。圖3給出了制備的NiCr- Cr3C2復(fù)合粉體的表面形貌。由圖3可見(jiàn)驶俊，復(fù)合粉體呈一定的菱形娶耍，尺寸分布均勻免姿，粒度分布在50~70μm 之間。檢測(cè)表明復(fù)合粉體的流動(dòng)速度不大于0.6s/g伺绽，松裝密度大于1.6g/ml养泡。

試驗(yàn)方法與表征
1 試驗(yàn)材料
    試驗(yàn)用基體材料為1Cr18Ni9Ti， 根據(jù)不同的試驗(yàn)奈应，基體尺寸分為2種澜掩，一種尺寸為25.4mm×10mm，另一種尺寸為80mm ×20mm ×1mm杖挣。涂層材料選用中科院過(guò)程研究所研制的NiCr和Cr3C2粉末肩榕，復(fù)合粉體粒度分布在50~70μm之間。圖2為原始粉末的SEM形貌惩妇。
2 涂層制備
    涂層制備前株汉，先將零件置于丙酮中進(jìn)行超聲波清洗，去除表面氧化物及油污撤掀，再對(duì)基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理狱槽。然后，采用中航工業(yè)北京航空制造工程研究所研制的APS-2000大氣等離子噴涂系統(tǒng)（采用氬氣作為等離子氣體拂谆，氫氣作為輔助氣體屿帕，粉末的氧化程度低，雜質(zhì)含量低姓纲，純度高盗晓。所形成的涂層致密度高達(dá)88%~90%，孔隙率為3%~8%愕啰，氧化物含量很低津霜，結(jié)合強(qiáng)度為40~50MPa，硬度較高）温盅，按表2 等離子噴涂工藝參數(shù)在試樣表面噴涂厚度約70~150μm 的鎳鈷鉻鋁釔復(fù)合粉末作為底層曹撩，噴涂厚度約200~300μm的鎳鉻包碳化鉻粉末30%NiCr -70%Cr3C2作為面層，噴涂出表面未被氧化的銀灰色致密涂層改耽。

3 試驗(yàn)表征
    采用裝配EDS附件的JLSM5910掃描電子顯微鏡對(duì)噴涂試樣的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析情誊；采用日本津島生產(chǎn)的AG-IS100KN的電子拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試涂層的結(jié)合強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。將試樣切成尺寸為φ25.4mm的圓片镰矿，用E-7膠將其與對(duì)偶件粘接后放入烘箱內(nèi)100℃固化3h。取出后在室溫下靜置24h后用拉力機(jī)測(cè)試涂層的結(jié)合強(qiáng)度俘种，試驗(yàn)3組秤标，取三者的算術(shù)平均值。將試樣通過(guò)電子拉力試驗(yàn)機(jī)（AGIS100KN）圍繞R=12.5mm 的芯棒型面上慢慢彎曲成90°（涂層朝外）宙刘，試驗(yàn)3組苍姜，用肉眼或5倍放大鏡檢查涂層情況牢酵。采用北京時(shí)代公司生產(chǎn)的TH320全洛氏硬度計(jì)測(cè)試涂層硬度，載荷為15N衙猪，硬度測(cè)試5~10個(gè)點(diǎn)馍乙，取算術(shù)平均值。采用熱振試驗(yàn)檢測(cè)涂層經(jīng)受冷熱循環(huán)應(yīng)力的能力垫释，熱振試驗(yàn)在馬弗爐（RJM-2.8-10A）內(nèi)進(jìn)行丝格，首先將試樣加熱到850℃，保溫5~10min棵譬，然后迅速水淬至室溫作為一個(gè)熱沖擊循環(huán)显蝌，共經(jīng)過(guò)5~10 個(gè)熱循環(huán)，試驗(yàn)3 組[7-8]唠俄。試驗(yàn)結(jié)果與討論
1 涂層的顯微結(jié)構(gòu)分析
    從掃描電子顯微鏡下涂層的顯微結(jié)構(gòu)可知惨浩，大氣等離子噴涂涂層呈明顯的扁片層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間結(jié)合緊密杜戈，除個(gè)別存在大孔外赫窄，大部分孔隙比較小（μm 級(jí)）拉拨。對(duì)涂層內(nèi)部不同區(qū)域的元素成分進(jìn)行能譜分析臭脯，分析結(jié)果表明：淺灰色區(qū)域富含Ni、Fe点级、O元素咳龄，而深灰色區(qū)域主要以Cr的碳化物為主，結(jié)合區(qū)域主要以Al宽缴、Ni迎反、Fe為主，同時(shí)伴隨有少量Si趾迈、Mo的化合物旷似。此外，涂層顯微結(jié)構(gòu)存在一些黑點(diǎn)即氣孔乔煞，這可能是在噴涂過(guò)程中吁朦，鎳鉻包碳化鉻粉末在等離子焰流中不能獲得較好的熔融效果，未充分熔融的粉末沉積在基體上不能完全鋪開(kāi)渡贾，使得后續(xù)噴涂粒子撞擊到涂層上時(shí)與其產(chǎn)生間隙逗宜；加之在噴涂環(huán)境中存在大量的空氣，熔融顆粒容易吸附這些氣體空骚，冷卻凝固時(shí)無(wú)法及時(shí)徹底地排除纺讲，于是在組織中留下缺陷，從而形成氣孔囤屹。
2 涂層的基本性能分析
    技術(shù)文件要求涂層的硬度標(biāo)準(zhǔn)≥ 32HRc熬甚，結(jié)合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)≥ 34MPa逢渔，熱振試驗(yàn)涂層不應(yīng)出現(xiàn)剝落、裂紋乡括、起皮肃廓，彎曲試驗(yàn)涂層R 處不允許有連貫的裂紋和剝落。測(cè)試結(jié)果表明：涂層硬度33.5~50.5 HRc诲泌，結(jié)合強(qiáng)度平均值為49MPa 官澳；在熱振循環(huán)中涂層試樣表面無(wú)剝落、裂紋寇淑、起皮現(xiàn)象唯诞；涂層試樣彎曲后R 處涂層無(wú)連貫的裂紋和剝落。
3 分析討論
    鎳鉻包碳化鉻中Ni具有細(xì)化晶粒兆婆、增強(qiáng)韌性的作用植嚼，Cr的硬度高，生成的Cr3C2氧化膜能阻止氣體對(duì)涂層的進(jìn)一步氧化婿哥，同時(shí)還可以增強(qiáng)涂層的耐磨性钾非。NiCr- Cr3C2復(fù)合粉中的Ni在噴涂過(guò)程中會(huì)與底層鎳鈷鉻鋁釔中的Al發(fā)生反應(yīng)，增加涂層與基體的黏結(jié)性能酣矮。Al是強(qiáng)脫氧劑巨均，生成的Al2O3可以抑制外部介質(zhì)對(duì)母材金屬的進(jìn)一步腐蝕。因此鎳鈷鉻鋁釔底層不但能與基體颅挟，也能與涂層形成微冶金結(jié)合测捎，提高涂層結(jié)合力，增加涂層結(jié)合強(qiáng)度[9]而芥。
結(jié)論
   （1）涂層的材料及其配比選用包覆式的30%NiCr-70% Cr3C2 復(fù)合粉律罢。采用高壓氫還原及粘結(jié)法制備的NiCr- Cr3C2 復(fù)合粉粒度分布均勻、流動(dòng)速度快棍丐、松裝密度合適误辑，具有很好的熱噴涂送粉性能。
   （2）采用大氣等離子噴涂系統(tǒng)制備的涂層表面光潔歌逢，在高溫中耐磨抗氧化能力強(qiáng)巾钉，能獲得表面未被氧化的銀灰色致密涂層。
   （3）硬度秘案、拉伸砰苍、熱震、彎曲試驗(yàn)表明：制備的涂層其顯微硬度阱高、結(jié)合強(qiáng)度师骗、抗熱震性、抗彎曲性等性能優(yōu)異，能滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件涂層的防護(hù)要求辟癌。
   （4）通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件涂層防護(hù)技術(shù)的研究，通過(guò)選用合適的涂層的材料及其配比荐捻，完善了制備N(xiāo)iCr- Cr3C2涂層的工藝方法滩哥，進(jìn)一步掌握了航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件防護(hù)涂層的修理技術(shù)，成功地對(duì)磨損昨镊、磨蝕溃恼、高溫易氧化的航空產(chǎn)品進(jìn)行了修復(fù)，保證了航空產(chǎn)品質(zhì)量梁捉。

（中國(guó)人民解放軍第5713工廠(chǎng) 陳禮順）

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)追粉，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀(guān)點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)箍属，也不構(gòu)成任何其他建議短硼。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳公上，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)自幕，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻幌扁、圖片振袋、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知憎茂，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容珍语，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話(huà)：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn竖幔。