【摘 要】
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作为航空发动机必不可少的封严涂层位于发动机涡轮机和压气机的机匣上,位置和功能决定了要在较高温度和高速气流冲刷下工作。服役于航空发动机的可磨耗封严涂层反复作业后将会大范围失效,因此提升与检测封严涂层在较高温度热循环条件下的性能变化极度关键。本文采用等离子喷涂（PS）制备手段分别在钛合金和不锈钢上制备镍石墨（Ni-C）和铝硅（Al-Si）涂层,分析二者在200～400℃环境下热循环100～500次后其
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作为航空发动机必不可少的封严涂层位于发动机涡轮机和压气机的机匣上,位置和功能决定了要在较高温度和高速气流冲刷下工作。服役于航空发动机的可磨耗封严涂层反复作业后将会大范围失效,因此提升与检测封严涂层在较高温度热循环条件下的性能变化极度关键。本文采用等离子喷涂（PS）制备手段分别在钛合金和不锈钢上制备镍石墨（Ni-C）和铝硅（Al-Si）涂层,分析二者在200～400℃环境下热循环100～500次后其微观形貌、物相变化规律;使用高温真空摩擦磨损试验机对Ni-C和Al-Si涂层的摩擦磨损机理进行探讨,获取温度、循环次数对它们可磨耗功能的影响;叶片材料刮削磨损试验来考察Al-Si涂层的可刮削性。主要研究内容如下:（1）采用扫描电镜、X射线衍射仪对热循环前后两种涂层样品的微观结构和物相进行测试表征。试验结果表明:喷涂涂层组织致密,Ni-C涂层有C、Ni和Ni O相,Al-Si涂层有Al、Si和Al2O3相。涂层内部C和Al2O3相的多少直接影响封严效果。（2）在25～400℃下测试Ni-C涂层的摩擦磨损性能:Ni-C涂层的摩擦系数随热循环温度（TH）的升高先降后增;随热循环次数（N）的增加先降后增,最后逐步降低。Ni-C涂层磨损量随TH升高先升后降。TH=400℃,N=300下Ni-C涂层产生了较大的质量损失,认为涂层本身已存有很大缺陷。当试验温度(Ttest)为室温时原始Ni-C涂层的主要磨损机理是磨料磨损和石墨的润滑、减摩作用;100℃下涉及粘着磨损和磨粒磨损;疲劳磨损是200℃时的主要磨损机理;300℃时主要磨损机制是粘着磨损,并伴有疲劳磨损的初始阶段;在400℃时磨损机理包括氧化、粘着和轻微的磨料磨损。TH=300℃热循环不同次数后Ni-C涂层在Ttest=200℃磨损机理为:N=100/200,磨粒磨损为主要磨损机制,并伴有C相的粘着磨损;N=300/400是典型的磨粒磨损;N=500时磨损机制有:粘着、氧化及疲劳磨损初始阶段。TH=300℃热循环不同次数后Ni-C涂层在Ttest=300℃的磨损机理:N=100/200,石墨的润滑减摩是关键磨损机理;N=300磨损机理包括氧化、疲劳和轻微磨料磨损;N=400/500主要磨损机制包含氧化、磨料和疲劳磨损的裂纹扩展阶段。（3）在25～400℃下测试Al-Si涂层的摩擦磨损性能。试验结果表明:TH=300℃时,Al-Si涂层平均摩擦系数/磨损质量均最小。原始涂层在不同温度下的磨损机理:Ttest=25/100/200℃为挤出相疲劳磨损;Ttest=300/400℃新增磨粒磨损。300℃热循环不同次数后Al-Si涂层在Ttest=200/300℃的磨损机理为磨粒、氧化、疲劳等多种磨损方式共同作用。在25～400℃对Al-Si涂层进行叶片刮削磨损试验,结果表明其具备优异的可刮削性。
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