Al/BN涂層是一種適用于450 ℃以下的可磨耗封嚴涂層，常應(yīng)用于燃氣輪機壓氣機部位的氣路封嚴。等離子噴涂Al/BN涂層在機械加工后常出現(xiàn)涂層表面疏松及涂層表面粗糙度不均勻的現(xiàn)象，在服役過程中會出現(xiàn)不可預(yù)料的涂層脫落以及粘附葉片等現(xiàn)象，影響發(fā)動機性能和可靠性。本文針對等離子噴涂Al/BN可磨耗封嚴涂層開展熱噴涂工藝研究，對涂層顯微組織、拉伸結(jié)合強度、硬度等性能檢測及評價，并著重研究基體材料結(jié)構(gòu)對涂層性能的影響，結(jié)果表明相對于平板試片，帶有螺紋結(jié)構(gòu)試片的涂層結(jié)合強度稍高，但其Al/BN涂層與底層厚度不均勻，造成結(jié)合強度值波動較大。

可磨耗封嚴涂層對發(fā)動機效率起著至關(guān)重要的作用，能夠z*大限度地降低空氣和燃氣泄漏。目前，航空發(fā)動機從風(fēng)扇、高壓壓氣機到渦輪機匣表面都采用了不同材料的可磨耗封嚴涂層，封嚴涂層技術(shù)已經(jīng)成為提高發(fā)動機性能的重要手段之一。Al/BN涂層為適用于450 ℃以下的可磨耗封嚴涂層，主要應(yīng)用于航空發(fā)動機壓氣機部位的氣路封嚴。

目前，國內(nèi)研究機構(gòu)對Al/BN涂層的性能研究僅包括涂層外觀、涂層化學(xué)成分、硬度及結(jié)合強度，而Al/BN涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)及與對偶件匹配性的研究都處于空白。并且隨著發(fā)動機各種零部件的壽命和耐溫要求變得更加苛刻，等離子噴涂Al/BN涂層在機械加工后常出現(xiàn)涂層疏松及涂層裂紋的現(xiàn)象，在服役過程中會出現(xiàn)不可預(yù)料的涂層大塊脫落。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)認為Al/BN涂層在機械加工及使用過程中暴露出的問題或隱患，將嚴重影響發(fā)動機性能及可靠性。

本文針對在役的Al/BN涂層顯微組織、結(jié)合強度、涂層硬度等內(nèi)容進行研究，并結(jié)合基體材料不同結(jié)構(gòu)進行涂層性能評價，進一步掌握涂層作用機理、涂層組織性能以及涂層失效模式，為涂層質(zhì)量可靠性評價提供借鑒，以提高等離子噴涂Al/BN涂層的質(zhì)量穩(wěn)定性及質(zhì)量控制水平。

1、試驗材料和方法

1.1、試驗材料

Al/BN粉末粒度和化學(xué)成分如表1 所示。

表1 Al/BN噴涂粉末技術(shù)指標

1.2、試驗方法

本實驗采用METCO-9M等離子噴涂設(shè)備制備NiAl底層(厚度0.07~0.15 mm)及Al/BN面層(厚度不小于2 mm)，基體材料為0Cr17Ni4Cu4Nb合金。采用已確定的噴涂工藝參數(shù)噴涂涂層性能試片，主要噴涂參數(shù)：氬氣流量為100 ft3/h，氫氣流量為19 ft3/h，電流500 A，電壓70 V，送粉速率為40 g/min，噴涂距離為150 mm。

對涂層的顯微組織、拉伸結(jié)合強度、宏觀表面硬度及表面應(yīng)力測試。金相試片測試規(guī)格為20 mm×40 mm×2 mm，拉伸結(jié)合強度測試規(guī)格為準25.4 mm×6 mm，宏觀表面硬度測試規(guī)格為40 mm×60 mm×5 mm。確定的噴涂工藝參數(shù)為：氬氣流量：100 ft3/h，氫氣流量19 ft3/h，電流：500 A，電壓：70 V，送粉速率：40 g/min，噴涂距離：150 mm。

實驗所用設(shè)備為：Struer 全自動金相制樣系統(tǒng)、Leica金相顯微鏡、AG-250KNE型號拉力試驗機、表面洛氏硬度試驗機。(缺應(yīng)力測試儀)

2、結(jié)論

本文采用等離子噴涂技術(shù)制備了Al/BN可磨耗封嚴涂層，確定的噴涂工藝參數(shù)為：氬氣流量：100 ft3/h，氫氣流量19 ft3/h，電流：500 A，電壓：70 V，送粉速率：40 g/min，噴涂距離：150 mm，制得的試樣顯微組織、拉伸結(jié)合強度、硬度均符合技術(shù)要求。帶有螺紋結(jié)構(gòu)的基體材料的涂層結(jié)合強度值波動較大，吹砂后要注重清理零件噴涂界面防止砂粒鑲嵌。