热喷涂技术在我国航空领域的应用

《热喷涂技术在我国航空领域的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、热喷涂技术在我国航空领域的应用■吴朝军曾发■航天材料及工艺研究所摘要：热喷涂是表面工程领域中的一项重要技术，本文简单回顾了热喷涂技术在我国航空领域的应用历程，介绍了目前热喷涂技术在我国航空发动机制造、维修方面的应用情况，并对未来的应用前景进行了展望。1热喷涂技术简介热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。热喷涂有多种工艺方法，如等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂和爆炸喷涂等。热喷涂技术应用十分广泛，选择不同性能的涂层材料和不同的工艺方法

2、，可制备热障、可磨耗封严、耐磨密封、抗高温氧化、导电绝缘、远红外辐射等功能涂层。涂层材料几乎涉及到所有固态工程材料，包括金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料及其它们的复合材料。热喷涂技术广泛应用于航空航天、冶金、能源、石油化工、机械制造、交通运输、轻工机械、生物工程等国民经济各个领域。2现代航空技术现代航空技术是以飞机设计、制造为核心，包括地面服务、雷达通讯等的一项综合系统工程。航空发动机技术是航空技术的基础，热喷涂在航空领域的应用主要集中于航空发动机上。航空发动机主要有两类：涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动

3、机。3热喷涂技术在我国航空领域的应用历程航空发动机的特点是体积小、功率大、工作条件严酷，特别是转动件在不同温度、载荷、环境介质（空气、燃气）下工作，一方面须用比强度高、耐热性好和抗腐蚀能力强的材料制造，另一方面必须充分利用各种表面功能强化技术以提高涡轮工作温度和工作效率。热喷涂技术以其独特的优势成为航空发动机制造和修理过程不可或缺的工艺技术。热喷涂技术在我国航空领域的应用大致经历了：应用初期、稳步发展期和高速发展期三个阶段。应用初期：1965～1977年1965年航空部625所从国外引进了一台比利时制造的

4、等离子喷涂设备，采用硅整流电源，这是我国航空系统最早接触热喷涂技术，此后625所在该设备的使用和维护过程中积累了不少宝贵知识和经验，后期还开展了对该设备的仿制工作。这期间一方面老式（主要是苏式）飞机发动机的维修带动了热喷涂技术在我国航空领域的应用，另一方面通过与热喷涂技术开展较早的航天和科学院系统单位的技术交流合作，航空系统陆续将等离子、火焰喷粉、火焰喷丝等热喷涂工艺开展起来并用于飞机发动机的维修。稳步发展期：1978～1999年1975年我国启动了"斯贝发动机引进项目"，斯贝发动机是英国R.R公司60年

5、代中期研制成功的一种性能先进的航空涡扇发动机。该引进项目包含10大类秘密技术，其中一类就是热喷涂技术。斯贝发动机涉及8种涂层，100余个零部件。关于热喷涂技术，当时R.R公司向中国推荐了世界著名的热喷涂设备、材料制造商：美国Metco公司。1978年为生产斯贝发动机，航空部引进了多套Metco公司的热喷涂设备，其中有著名的7M等离子设备，还有5P火焰喷粉、11E火焰喷丝、3K电弧以及喷涂柜、转台、自动行走机构等。这期间的技术引进极大地带动了我国航空乃至全国热喷涂技术的提高，随后航空625所和航天703所对

6、Metco公司热喷涂设备的仿制更是推动了我国热喷涂技术的普及和提高。1990～1991年，航空系统先后引进了PT公司的A2000和A3000设备，九十年代中后期又陆续引进多台9M等离子喷涂设备以及5P、6P、6PⅡ、12E等火焰喷涂设备，热喷涂技术在我国航空领域的应用进入一个稳步发展期。高速发展期：2000年～今2000年以来，热喷涂技术在我国航空领域的应用进入高速发展期。首先产品需求方面：战斗机、运输机、直升机的批生产；各新机种、大型运输机的研发，产品型号之多、数量之大都是空前的，极大地推动了我国航空领

7、域热喷涂技术的提升。设备引进方面：航空工业集团的各大生产厂家陆续引进了多套世界最先进的热喷涂设备，生产厂家涵盖世界三大热喷涂设备制造厂商：SulzerMetco公司、Praxair公司、GTV公司；设备种类包括等离子、高速火焰、爆炸喷涂等还有最先进的低压等离子喷涂系统。4热喷涂技术在我国航空领域的应用4.1应用的主要涂层种类热喷涂技术在我国航空领域的应用主要有三类涂层：4.1.1热障涂层热障涂层（ThermalBarrierCoatings简称TBC）最早用于航空领域，是现代航空发动机的关键技术之一，目前

8、应用最多的TBC涂层采用双层涂层结构：MCrAlY结合底层+YPSZ（Y2O3/ZrO2）工作面层，其基本原理是基于ZrO2具有化学稳定好、熔点高和导热系数低的特点，制备时要求ZrO2涂层含有一定数量的孔隙，以进一步提高其隔热性能。热障涂层能把热端部件与高温燃气隔离开来，大约0.20~0.40mm厚的热障涂层，就能使金属零件表面的温度降低150~200℃，并使热端部件免受燃气腐蚀和冲蚀。4.1.2可磨耗封严涂层可磨耗封严是指压