航空发动机涂层技术研究及进展-孙勇汉

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1、涂层技术COATINGTECHNOLOGY航空发动机涂层技术研究及进展ResearchandDevelopmentinCoatingTechnologyofAeroengine中国人民解放军5713工厂孙勇汉张斌陈礼顺随着航空发动机技术不断发展和性能不断提高，涂层技术作为先进航空发动机必不可少的关键技术在发动机中应用越来越广泛，从低温端到高温端、从外部到内部，各种涂层发挥着防护、密封、抗磨、抗冲击、减震、隔热等作用，从而提高发动机工作温度，减少燃油消耗，提高发动机效率，延长热端部件使用寿命，保障发动机安全可靠的工作。效率，延长热端部件使用寿命，保障于表面防护涂层。表1列出了几种发动机安全可

2、靠的工作。常用的保护涂层。航空发动机涂层按其功能可分（2）扩散涂层。孙勇汉为4类：保护涂层、封严涂层、耐磨涂涡轮叶片和燃烧室受到高温燃中国人民解放军5713厂总工程层、热障涂层。气冲刷，在热应力以及燃气中S和O师、高级工程师，主要从事航空发动机元素的作用下发生化学反应，其晶界性能故障研究与实践，主持和参与的项保护涂层生成碳化物，造成贫铬区，在酸性物目先后获得军队科技进步一等奖1次，军队科技进步三等奖4次。（1）表面防护涂层。质作用下，材料表面沿晶面开裂，产管路、附件、叶片、机匣、帽罩等生晶粒脱落即干腐蚀，经长期高温氧发动机构件直接和大气接触，容易受化形成氧化膜，氧化到一定程度之随着航空发动

3、机技术不断发展到大气中水分、尘埃、盐、二氧化硫的后，材料表面呈片状破裂或网状剥和性能不断提高，涂层技术作为先进侵蚀，其不锈钢和钛合金材料的表面落，造成微损伤，受到微损伤的构件航空发动机必不可少的关键技术在膜易发生局部腐蚀即点蚀。因此，必在振动作用下，会产生微裂纹，微裂发动机中应用越来越广泛，从低温端须在机件的表面涂覆表面防护涂层。纹扩展可导致构件断裂。为防止恶到高温端、从外部到内部，各种涂层如整流帽罩的防冰涂层，压气机整流劣条件下机件腐蚀现象的发生，采用发挥着防护、密封、抗磨、抗冲击、减叶片的无机盐铝涂层即WZL涂层，扩散涂层，如铝化物扩散涂层及改性震、隔热等作用，从而提高发动机工压气机叶

4、片低温渗铝、涂罩层，压气铝化物扩散涂层。作温度，减少燃油消耗，提高发动机机叶片榫头镀银、涂干膜润滑剂均属铝化物扩散涂层。采用化学热84航空制造技术·2013年第9期涂层技术COATINGTECHNOLOGY表1保护涂层工作温度低于230℃时，采用加名称使用处产地填料的有机树脂涂料，所用基料有醇酸、沥青和环氧树脂，填料大多为滑H06-107H管路天津灯塔涂料公司石粉；高于230℃时，多采用有机硅H06-103H机匣上海涂料研究所树脂为基料，填料大多用石墨、云母H06-105H叶片上海涂料研究所粉、滑石粉等。WL-1涡轮叶片中航工业北京航空材料研究院（2）热喷涂封严涂层。TYF-01燃烧室中航

5、工业西安航空发动机公司热喷涂封严涂层主要采用火焰TWZ-01机匣中航工业北京航空材料研究院喷涂和等离子喷涂的方法制备。火TWZ-07机匣中航工业南方航空动力机械公司焰喷涂制备的涂层粗糙多孔（孔隙率多为10%~15%），氧化物和未熔TWZ–11燃气导管中航工业黎明航空发动机公司颗粒多，涂层的结合硬度和结合强TWZ–12涡轮后机匣中航工业贵州航空发动机公司度较低（多为20~30MPa）而且易产TWZ–06火焰筒安装边中航工业成都航空发动机公司生裂纹和剥落。等离子喷涂制备的处理方法，如粉末包埋法、料浆法、坏直接影响发动机的功率、推力和效涂层致密度高达88%~90%，孔隙率气相法等，使叶片表层获得

6、富铝层率。如涡轮外环（即叶尖径向间隙）为3%~8%、氧化物含量低，结合强度（Al的质量分数在30%以上），厚度的封严，按设计要求，叶尖间隙与叶（40~50MPa）和硬度较高，但由于残为5~40μm，表面生成Al2O3保护片长度的比值每增加1%，涡轮效率余应力的存在，涂层不能过厚，否则膜，膜在破裂后有较好的自愈性，能损失就增加1%~3%。封严涂层应具会产生裂纹和剥落，且使用和维护费满足涡轮叶片的防护要求，是一种有较好的表面质量（气孔数量少且孔用较为昂贵。工艺简单、费用低廉、工艺稳定的扩径≤1mm）和优良的耐磨损性、热稳（3）填充的或不填充的薄壁蜂散涂层方法。我国各型涡喷发动机定性、较小的摩擦

7、系数以及良好的与窝结构涂层。80%的涡轮导向器叶片都采用此法基体材料的附着特性。理想的封严耐温可达1000℃；采用蜂窝结防护。但由于铝与基体材料中的镍涂层应既有足够的强度抵抗外部颗构能改变篦齿腔内气体的流动，有效形成NiAl金属间化合物，使渗铝层粒及气体的冲蚀，又可被刮削，在叶降低泄漏；篦齿前后腔气动参数一变脆，容易崩裂、剥落。为弥补渗铝片与涂层发生摩擦接触时，涂层被刮定时，齿数增加、篦齿节流间隙宽度层的以上不足，20世