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山东淄博等离子喷涂技术应用领域

 

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瀚声为大家介绍山东淄博等离子喷涂技术的主要应用:                           
随着航空发动机向高性能、高翻修寿命、高可靠性、低耗油率和低成本的方向发展,热喷涂技术也得到了迅速发展。一台新型发动机有上千个零部件的3000多处表面需要采用热喷涂技术涂层,由此可见,热喷涂技术已被广泛地应用于航空工_业。其中,由于等离子喷涂具有成本低、效率高、操作简单、涂层质量好以及适合规模化大批量生产等诸多优点,已经占到航空发动机所有喷涂零件的80%以上。
航空发动机的热喷涂涂层主要包括耐磨涂层、热障涂层、封严涂层和高温防护涂层等,如下图所示。这些涂层几乎全部都可以采用等离子喷涂的方法来制备。
1.耐磨涂层
由于航空发动机零件的工作条件很恶劣(高温、高转速、振动及高负荷),又受到粘附、磨粒、腐蚀和疲劳等几种类型的磨损,使发动机的性能和使用寿命受到影响。
罗.罗公司的统计表明,1976年以前,航空发动机零件中有60%,因磨损而报废。采用耐磨涂层后报废率降至33%,效果很显著。例如,钛合金压气机叶片的阻尼凸台表面(约0.4cm2)受到高负荷的撞击和微振磨损。由干钛合金不耐磨,寿命仅100h,而在凸台上喷涂一层0.25mm厚的碳化钨涂层后,叶片寿命延长到上万小时。表1所示为常用耐磨损涂层。
2.封严涂层
航空燃气涡轮发动机都有比较完整的气路封严系统。系统由介于轴、鼓简、转动叶片叶尖、压气机和涡轮等各级之间的40~60处封严装置组成,封严装置的好坏直接影响发动机的功率、推力和效率。如涡轮外环(即叶尖径向间隙)的封业,按设计要求,叶尖间隙与叶片长度的比值每增加1%,涡轮效率损失就增加1%~3%。可见,气路封严是提高效率和性能的重要途径之一。为此,在设计上常采用可磨耗封严涂层来达到气路封严的目的。
热喷涂封严涂层分为两大类,即主动磨削涂层和可磨耗涂层(被动)。
(1)主动磨削涂层(磨料)一般是坚硬的抗磨损灰色氧化铝涂层,喷涂在封严篦齿上。随着转子的高速旋转,像砂轮一样磨削与其对应的金属蜂窝密封团,并尽量使本身不受磨损。这就要求涂层结合强度高,硬度高,隔热性能好。
(2)可磨耗涂层要求涂层软而易磨,并具有润渭“性能、抗冲击性能、抗热振性能,以及与基体有良好的结合性能。表2为推荐使用的涂层。
3.热障涂层
现在,航空涡轮发动机的发展趋势是大推力、高效率、低油耗和长寿命。只有提高涡轮进口的燃气温度,才可能提供高压气机的增压比和流量比,从而提高发动机的推力,降低油耗。为了满足不断提高的涡轮进口温度的要求,在进一步发展新型合金和冷却技术的同时,应大力发展高温防护涂层技术。许多先进国家都争先发展热障涂层技术。
热障涂层的基本设想是利用陶瓷材料良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损和绝热性能,使其以涂层的形式与合金基体结合,从而提高金属结构件抗高温腐蚀环境的能力。为改善涂层和基体的物理相容性,在基体与陶瓷涂层间加一金属粘层,并且为提高陶瓷涂层的抗热振性,有时将其做成金属陶瓷混合层或金属陶瓷多层复合层。粘结层通常为0.1~0.2mm厚的镍铬、镍铝、镍铬铝和MCrAIY合金等,其中M代表Co、Ni或CoNi,Al是生成氧化铝保护层所必需的,Cr可促进生成AI2O3并提高抗热腐蚀能力,Y可提高AI2O3与MCrAIY间的结合强度及涂层与基体的结合强度。
涡轮叶片使用陶瓷热障涂层是提高发动机性能的一条重要途径,因为0.4mm厚的氧化铝涂层可使高温合金表面温度降低100~300℃。发动机全负荷时,实测涡轮进口燃气温度为1370℃,涂层表面温度为1080℃,叶片金属温度为930℃,同时大大节省了冷却空气量的消耗,提高了涡轮效率。
有资料表明,一级涡轮叶片表面喷涂0.25mm厚的陶瓷热障涂层,可使冷却空气流量减少50%,比油耗改善1.3%,叶片寿命提高4倍。到1995年为止,全世界陶瓷涂层的总销售额达30亿美元以上,其中航空发动机应用年平均增长28%。

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