全钛部件用多功能可磨耗涂层研制查看源代码讨论查看历史

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全钛部件用多功能可磨耗涂层研制国外先进第五代战机采用大推力航空发动机（推重比＞10），钛合金用量占比超过40%，有效解决了钛合金材料耐磨性差、活性高、易燃等问题。我国某新型高推重比航空发动机转子叶片和静子机匣全部采用钛合金设计，最高工作温度提升至750℃。要求可磨耗涂层必须与钛合金具有良好的匹配性，避免钛-钛对磨产生钛火。现有封严涂层最高可靠使用温度仅为650℃，与Ti2AlNb金属间化合物叶片对磨刮削性能差，严重磨损叶片；现有450℃封严涂层频繁出现粘着Ti合金叶片问题，涂层不具备对钛机匣的高温抗氧化和高温阻隔等多功能防护作用，多功能可磨耗涂层满足新型全钛航空发动机大推力、高可靠性设计要求。

技术原理、技术要点

该项目研制了 NiCrFe/Al/hBN+YSZ+NiCr/AlAlSi/hBN+YSZ+ NiCr/Al新型涂层材料及三层复合涂层结构设计，通过大气等离子和火焰喷涂工艺制备的750℃和450℃耐温级全钛部件多功能复合涂层具有优异的阻燃特性，NiCrFe/Al/hBN涂层硬度56.5～65.0HR15Y、结合强度5.82～8.77MPa、750℃水淬热震达到42次、可磨耗性能IDR值≤15.48%；AlSi/hBN涂层硬度57.0～61.5 HR15Y、结合强度9.31～12.58MPa、450℃水淬热震达到29次、可磨耗性能IDR≤12.58%。研制的多功能复合封严涂层性能达到国外同类产品水平。

应用前景

新型多功能可磨耗封严涂层通过了我国某型先进航空发动机试车考核，并成功应用于多个型号航空发动机和首台国产66MW蒸汽轮机组。项目建立了多功能涂层材料和涂层专业化生产线。截止2019年12月，已销售涂层材料超过4800kg，加工零部件800余件/套，收入2360万元，利润920万元。项目成果创新发展了我国新型Ti2AlNb金属间化合物用750℃多功能复合封严涂层选材和设计技术，提升完善了航空发动机全钛部件表面涂层防护水平，突破了国外技术封锁，显著降低涂层制造成本，形成关键材料的自主保障，实现关键核心技术的自主可控，对提高该领域国际竞争力具有重要作用。