抗剝落金屬基可磨耗封嚴涂層結構匹配制備研究

劉光磊，石秋生，李廣榮，楊冠軍

(西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室，陜西 西安 710049)

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更高的發動機效率和更低的油耗已成為現代先進航空發動機的重要指標[1-6]，而葉片轉子部件與機匣靜子部件之間的徑向孔隙是影響發動機效率的關鍵性因素之一____[7-10]。較小的氣路密閉間隙能有效降低高速高壓氣流的泄露程度、增大壓比系數[11]。但是葉片和機匣由于熱膨脹、離心力、氣流擾動及部件振動等因素產生的伸縮變形都會改變二者間的徑向間隙[12]，從而導致葉片與機匣之間發生碰磨[13，14]，對葉片和機匣造成損傷，甚至發生鈦火問題[15-17]。為保證發動機高效安全服役，可在機匣表面制備一層可磨耗封嚴涂層[18，19]，葉尖通過對可磨耗涂層進行刮削從而最大程度減小葉尖與機匣間的徑向間隙，有效減少從間隙泄漏的高溫高壓氣流，從而提高發動機效率，同時避免機匣與葉尖發生碰磨，保護葉片轉子部件[20，21]。自20 世紀50 年代以來，可磨耗封嚴涂層已被廣泛應用于航空發動機，到70 年代已初具規模。目前，已有約20 種應用于不同部件、不同溫度要求的可磨耗封嚴涂層粉末[22]。國內對封嚴涂層的研究始于20 世紀70 年代后期[23]，在引進國外粉末的基礎上自行研制了一批封嚴涂層粉末，并在實際應用中取得了良好的效果。

可磨耗封嚴涂層的主要功能是與葉尖形成良好摩擦副，減少與葉尖的間隙，從而提高發動機效率；同時防止葉片與機匣直接接觸、發生碰磨，降低葉尖磨損程度[24]，其結構主要包括單層結構、雙層結構和復合結構[25]。……