镍铝氮化硼封严涂层喷涂工艺研究.pdf

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1、镍铝氮化硼封严涂层喷涂工艺研究ResearchonPlasmaSprayingProcessofNiAI／hBNCoating■陈辉孙红梅／襄阳航泰动力机器厂摘要：以镍铝包氮化硼粉末为喷涂材料，采用大气等离子喷涂工艺制备高温封严涂层，以扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等方法分析、观察了涂层的组织及结构．测试了涂层的结合强度和表面洛氏硬度。结果表明：涂层呈典型的层状结构，由镍铝金属化合物、氮化硼多相组成．涂层与基体结合强度为10．57MPa．涂层表面洛氏硬度为74，8(HRl5Y)．涂层抗热震性能良好。关键词：镍铝包氮化硼；等离子喷涂：组织，性能Keywor

2、ds：NiAI／hBNplasmaspraying；microstructurejperformance工况下，采用该法修复的产品安全系数在lO倍以上。3结论1)采用微弧等离子焊接后，试样焊缝区和热影响区的显微组织均匀、细小、致密，与母材相差不大，焊缝质量好。2)焊接试样的室温拉伸性能接近母材，其平均室温拉伸强度达到1098．8MPa，断面收缩率达到15．9％。3)焊接试样的高温持久试验结果表明：在温度为250℃，应力水平为250MPa、500MPa、700MPa下，试样的高温持久性能均超过了标准规定的300h。4)焊接试样的性能测试结果和有限元分析结果表明：在实际工况下

3、，采用微弧等离子焊接后材料的安全系数在10倍以上。田皿目表1镍铝包氮化硼粉末化学成分(质量分数％)图1镍铝包氮化硼粉体形貌及截面形貌1．2试验方法及涂层制备采用uNICOAT控制器，喷枪为F4喷枪，喷嘴直径6mm，试片为lCrl8Ni9Ti不锈钢，底层采用镍包铝涂层，喷涂前用酒精对试样表面进行清洗，去除表面的油污，并采用40目白刚玉砂进行表明喷砂处理，2小时内按照表2参数进行喷涂，制备硬度试样、拉伸试样、热震试样和金相试样。2试验结果与分析2．1涂层的微观组织分析图2为镍铝包氮化硼涂层的形貌和x射线衍射分析，图2(a)为涂层截面微观组织，涂层组织均匀，涂层中含有部分孔隙，

4、涂层表征为蜂窝状结构。由图2(b)XRD分析得知，涂层主要由白色部分的镍铝基金属骨架及黑色部分的可磨耗六方氮化硼组成，这是因为喷涂过程中，最外层的镍／铝粉最先受热生成镍铝金属化合物，内核的六方氮化硼由于颗粒较大，在喷涂过程中可有效减少烧蚀率，绝大部分的六方氮化硼在喷涂后仍丧上等离子喷涂工艺参数■■■■■■■■■■■一I珏I啪哪I，叫忸_电流(A)500A500f’LIA州Lrain)5【l【)50【l辅气(H：)(L／min)6．2L6．2I羔f；j。L(¨l(LIllin303：送粉速度(g／min)2832喷活趴岛(111111)1c){)l【JIl表3镍铝包氮化硼涂

5、层与基体的结合强度2U’图2镍铝包氮化硼涂层微观组织然存留在涂层中，且分布均匀。这种结构可使涂层具有较好的可磨耗效果及较高的结合强度。2．2涂层的硬度分析涂层硬度是封严涂层比较关键的指标，涂层硬度太高会磨损发动机转子部件。采用本试验参数喷涂的封严涂层在表面洛氏硬度机上进行测试，试验结果显示，涂层平均表面洛氏硬度值为74．8(HRl5Y)。2．3涂层的结合强度分析涂层结合强度测试采用对偶件粘胶对拉，根据HB5476一1991《(热喷涂涂层结合强度试验方法》，对偶件粘接使用E7环氧树脂胶，采用AG—IS电子拉力试验机，加载速度为2mm／min，每组5对试样，有效断裂试样不少于

6、3对，去其平均值作为涂层结合强度值。试验结果见表3。2．4涂层的热震性能分析采用水淬法测试镍铝包氮化硼涂层的热震性能，将试样放入700℃烘箱中，保温5～10min后取出，立即放入20～25℃的水中急冷为一次热震循环。待充分冷却后取出试样，目视或用5倍放大镜检查涂层是否有裂纹、起皮、剥落。涂层厚度为1．5mm，涂层抗热震次数达10次。3结论采用等离子喷涂工艺制备的镍铝包氮化硼涂层由镍铝金属化合物、氮化硼多相组成，组织均匀，涂层中含有部分孑L隙，涂层表征为蜂窝状结构，涂层结合强度高，该涂层已经应用在某型航空发动机的维修中，飞行一个寿命周期进行检测，涂层无异常。臣豇目参考文献【

7、1】王刚，滕佰秋，等．航空发动机上可磨耗封严涂层的应用及需求[J】．热喷涂技术，2012，4(1)：20-23．[2]邓世均．高性能陶瓷涂层【M】．北京：化学工业出版社，2004：174．[3】程旭莹，章德铭，等．新型铝硅氮化硼复合涂层材料及可磨耗封严涂层的制备和性能研究【J】．热喷涂技术，2013，5(4)：22．24．作者简介陈辉，工程师，主要从事热喷涂技术研究。日疆目固囵朋空维僖与工蠢lQ1AVIATIONMAINTENANCE占ENGINEERINGV’