Korrosions- und Verschleißfestigkeitsanalyse einer plasmagespritzten abreibbaren Dichtungsbeschichtung auf Nickelbasis

Produkteinführung

Die rasante Entwicklung der modernen Luftfahrtindustrie hat eine großen Einfluss auf die Leistung von Flugtriebwerken Es wurden immer höhere Anforderungen gestellt. Hoher Schub, hoher Wirkungsgrad und niedriger Kraftstoffverbrauch sind zu den grundlegenden Zielen der Triebwerkskonstruktion und -herstellung geworden. Zu diesem Zweck sollte die Motoreinlassgastemperatur so weit wie möglich erhöht und der Spalt zwischen den Rotor- und Statorkomponenten verringert werden. Die Beschichtungstechnologie für abreibbare Dichtungen besteht darin, eine Beschichtung auf der Innenfläche des Kompressors oder Gehäuses mittels thermischem Spritzen abzuscheiden. Wenn sich die Klinge mit einer hohen Geschwindigkeit von 3000–10000 U/min dreht, kratzt die Spitze der Klinge an der Versiegelungsbeschichtung. An der Schaufel werden Rillen ausgebildet, ohne die Schaufelspitze zu beschädigen, sodass der ideale minimale Luftströmungsspalt zwischen der Schaufelspitze und dem Gehäuse erhalten werden kann, wodurch die Motoreffizienz erheblich verbessert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird.Die abreibbare Versiegelungsbeschichtung hat einen einfachen Herstellungsprozess, eine einfache Reparatur und Leistungsanpassung und eine gute Versiegelungswirkung. Gleichzeitig kann es einen Wärmeisolationsschutz für das Gehäuse bieten und Instabilitäten wie Störungen oder Überspannungen, die durch hohe Temperaturen und Hochgeschwindigkeitsgas verursacht werden, verringern. Wurde schnell entwickelt.

Einlaufversiegelungsbeschichtungen sind meist Verbundwerkstoffe, die sich in der Regel aus Metallphase, Nichtmetallphase und Poren zusammensetzen. Darunter ist die Metallphase die Matrixphase, die eine gute Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit aufweist. Üblicherweise verwendete Metalle umfassen Nickel, Kobalt, Kupfer, Aluminium usw. und ihre Legierungen. Nichtmetallische Phasen stellen reibungsmindernde und selbstschmierende Funktionen bereit, wie Graphit, hexagonales Bornitrid, Polyphenylen und Diatomeenerde usw. Porosität kann wirken, um die Härte der Beschichtung zu verringern. Die Eigenschaften dieser Beschichtungsart sind, dass sie einerseits gut sein mussselbstschmierende Eigenschaften und Verschleißfestigkeit, und es ist erforderlich, dass die Reibungskraft der Spitze des abdichtenden Gegenstücks klein ist, wenn die Beschichtung abgeschabt wird, um sicherzustellen, dass das Gegenstück nicht zerkratzt wird; Auf der anderen Seite muss es eine gewisse Härte und eine gute Erosionsschutzleistung haben, um der Erosion und dem Verschleiß des Hochgeschwindigkeitsluftstroms (der Luftstrom ist normalerweise mit einigen festen Partikeln vermischt) im Spaltströmungskanal zu widerstehen. Daher sind bei der abreibbaren Versiegelungsbeschichtung ihre abreibbare Leistung und ihre Erosionsbeständigkeit einander widersprechend. Nur wenn wir vom spezifischen Einsatzumfeld der Beschichtung ausgehen und umfassende und systematische Recherchen und Analysen in den Aspekten Materialstrukturdesign, Aufbereitungsprozessoptimierung und Leistungsbewertung durchführen, können wir den geeigneten passenden Punkt finden, um sicherzustellen, dass die Beschichtung eine gute Abriebfähigkeit aufweist. Es hat auch eine ausreichende Erosionsschutzleistung und Lebensdauer.

Es ist besonders erwähnenswert, dass Trägerflugzeuge, die oft unter den rauen Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit und starker Salzsprühnebel eingesetzt werden, anfällig für Korrosion von Triebwerkskomponenten sind. Ihr Korrosionsversagen ist ein weiterer wichtiger Ausfallmodus der abreibbaren Dichtung Glasur. Während dieses Korrosionsprozesses dringt das korrosive Medium aufgrund der Poren innerhalb der Ni/Graphit-Beschichtung entlang der Porenkanäle nach innen ein, was nach und nach Schwierigkeiten beim Austausch von Lösungen innerhalb und außerhalb der Beschichtung verursacht und makroskopische Korrosionszellen auf der Oberfläche und im Inneren bildet der Beschichtung und beschleunigt den Korrosionsprozess der Beschichtung. Korrosion der inneren MetallphaseEclipse [5]. Darüber hinaus können korrosive Chloridionen im Salzsprühnebel auch schwere Schäden an der Versiegelungsbeschichtung verursachen. Darüber hinaus bieten Strukturfehler wie Poren und Risse in der Beschichtung schnelle Eindringkanäle für korrosive Medien, die Spaltkorrosion oder Lochfraß im Inneren hervorrufenDie Beschichtung verschlimmert den Korrosionsschaden des Beschichtungssystems und fügt der Flugsicherheit des Flugzeugs großen Schaden zu. drohen.

Bei der Herstellung der Versiegelungsbeschichtung durch herkömmliches Plasmaspritzen wird aufgrund der geringen Fluggeschwindigkeit der Rohpulverpartikel im Plasmastrahl die Der Abflachungseffekt ist relativ schwach, was zu einer lockeren Beschichtungsstruktur, hoher Porosität und geringer Haftfestigkeit führt. Daher muss Grundlagenforschung unter den Aspekten des Beschichtungsverfahrens und der strukturellen Designoptimierung durchgeführt werden, um die Korrosionsbeständigkeit von Versiegelungsbeschichtungen grundlegend zu verbessern. Die neueste inländische Entwicklung des hocheffizienten Überschall-Plasmaspritzens (hocheffizientes Überschall-Plasmaspritzen) verwendet ein Strahlbeschleunigungsschema, das hauptsächlich auf mechanischer Kompression basiert und durch pneumatische Kompression ergänzt wird. Ein Überschall-Plasmastrahl, der die doppelte Schallgeschwindigkeit hat und die Fluggeschwindigkeit von Partikeln im Strahl erreichen kannmehr als doppelt so hoch wie beim herkömmlichen Plasmaspritzen. Durch die Erhöhung der Fluggeschwindigkeit steigt die kinetische Energie der Partikel beim Auftreffen auf das Substrat, die Energieumwandlungseffizienz ist hoch, der Tropfen wird vollständig verteilt, der Gehalt an Defekten wie Poren in der Beschichtung wird reduziert und die Die Haftfestigkeit wird stark verbessert. Gleichzeitig kann der Überschallflug der Partikel deren Verweilzeit im Strahl verkürzen, wodurch die Oxidation der Metallphase in der Dichtbeschichtung und der Abbrand der Schmierphase wie Graphit wirksam reduziert werden. Bisher wurde diese Art von Sprühausrüstung jedoch nicht weit verbreitet bei der Herstellung von abreibbaren Versiegelungsbeschichtungen verwendet.

Entsprechend den internen Arbeitsbedingungen des Flugtriebwerks werden bei mittlerer und niedriger Temperatur abreibbare Dichtungsbeschichtungsmaterialien hauptsächlich im Triebwerkslüfter und verwendet Kompressorteile und die als Metallkomponenten verwendeten Materialien umfassen hauptsächlich AluMinium-Silicium-Legierungen und Nickelbasislegierungen. Die Versiegelungsbeschichtung auf Nickelbasis kann die Erosionsbeständigkeit und Festigkeit der Beschichtung in Hochtemperaturumgebungen sicherstellen, sodass sie in Hochtemperaturteilen wie Hochdruckkompressoren gut anwendbar ist. Daher wurde in dieser Studie hocheffizientes Ultraschall-Plasmaspritzen im Haushalt verwendet, um abreibbare Dichtungsbeschichtungen auf Nickelbasis (einschließlich Nickel-Graphit und Nickel-Chrom-Aluminium-Bornitrid) sowie die Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturreibung und -abnutzung abzuscheiden Eigenschaften der Beschichtungen wurden systematisch verglichen. Um die umfassende Leistung der Beschichtung zu verbessern, bietet es eine Referenz für die Herstellung von Hochleistungs-Versiegelungsbeschichtungen.

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