三種不銹鋼材料抗固體顆粒沖蝕性能研究

吳小梅， 商曉宇

（北京航空材料研究院，北京 100095）

不銹鋼材料由于性能好、成本低廉而廣泛應用于航空發(fā)動機零部件中，我國在研究在役先進航空發(fā)動機壓氣機葉片大部分采用不銹鋼材料，在實際服役過程中會發(fā)生腐蝕，同時壓氣機部件在運行過程中，特別是直升機，空氣中的塵埃和沙粒等在高速氣流的作用下將對壓氣機葉片造成沖蝕，沖蝕腐蝕的交互作用，影響發(fā)動機的正常運行［1～6］。因此，了解壓氣機葉片用不銹鋼材料的沖蝕性能，對抗沖蝕涂層的研制及壓氣機葉片的可靠選材具有重要的意義。

本試驗采用增壓固體顆粒沖蝕試驗裝置及方法評價三種不銹鋼材料的抗沖蝕性能，沖蝕角度選用90°和30°。90°考查材料的韌性和硬度，壓氣機葉片在使用過程中30°角度遭受沖蝕最為嚴重，所以選用30°考查材料的抗沖蝕性能。根據(jù)試驗結(jié)果，分析不同沖蝕角度對材料抗沖蝕性能的影響及不同材料間抗沖蝕性能的差異，為航空發(fā)動機壓氣機葉片防護涂層研制及選材提供技術支撐。

1 實驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗材料為1Cr11Ni2W2Mo2V，1Cr12Ni2WMoVNb，1Cr17Ni2三種不銹鋼，熱處理制度:1Cr11Ni2W2MoV鋼采用1010℃油淬+560℃回火;1Cr17Ni2鋼采用1040℃油淬+530℃回火;1Cr12Ni2W2MoVNb鋼采用1050℃油淬+580℃回火。三種材料的硬度分別為658HV，425 HV和497 HV。試樣尺寸為30mm×30mm×2.5mm。

1.2 試驗方法

目前國內(nèi)沒有統(tǒng)一的評價材料抗沖蝕性能的標準，我們參照ASTMG76-04標準自建了固體顆粒加氣沖蝕試驗裝置［7］，可以比較真實的反映出材料的抗沖蝕性能。沖蝕試驗條件:沖蝕氣流壓力為0.20MPa，固體顆粒沖蝕速率約為0.7 g/s，噴嘴距試樣表面距離L=3 cm，噴嘴直徑r=1.0 mm，沖蝕角度 α =30°，90°，固體顆粒為 125 ～150 μm 的有棱角的石英砂。……