表面處理對17-4PH不銹鋼抗固體粒子沖蝕性能的影響

謝安琦， 劉道新， 劉明霞， 張海存， 張曉化

(1.西北工業大學腐蝕與防護研究室，西安710072;2.西安陜鼓動力股份有限公司，西安710611)

固體粒子沖蝕(solid particle erosion，SPE)是造成飛機發動機等動力裝置葉片損傷的主要原因之一。固體粒子沖蝕會造成材料表面蝕坑、甚至發生疲勞斷裂破壞，嚴重情況將危機各類動力裝置的安全可靠性和使用壽命［1，2］，因此，對葉片材料進行表面處理，提高其抗固體粒子沖蝕性能十分重要。

多弧離子鍍陶瓷/金屬多層膜具有良好的強韌綜合性能［3，4］，用于改善金屬材料表面的抗SPE性能有一定的優勢［5～7］。激光表面合金化(laser surface alloying，LSA)層與基體之間以冶金方式結合，通過合理的表面合金成分和結構設計，能夠賦予基材表面良好的強韌性能，從而提高抗SPE的能力。超音速火焰噴涂(supersonic flame spraying，HVOF)涂層具有結合強度高、涂層致密性較好、涂層結構較易于控制等優點，因而是運用比較廣泛的一種改善材料表面耐磨和抗蝕性能的熱噴涂技術［8～10］，相關工藝研究很多［11，12］。多弧離子鍍、激光表面合金化、超音速火焰噴涂技術制備的表面改性層用于提高葉片材料的抗SPE性能各有優勢和特點。目前，多弧離子鍍技術制備的TiN層、TiAlN層在控制航空發動機壓氣機葉片抗SPE上已得到應用［13］，并且TiAlN層的效果更為明顯［1，4］。LSA制備的合金化層也已經在一些動力裝置的關鍵部位得到運用，Yao等［14］將不銹鋼汽輪機葉片采用激光合金化處理改善抗氣蝕性能。Paul等［15］在激光合金層中加入硬質陶瓷相提高合金化改性層的耐磨性。……