可磨耗封嚴塗層及高溫高速可磨耗性能評價技術檢視原始碼討論檢視歷史

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可磨耗封嚴塗層及高溫高速可磨耗性能評價技術航空發動機轉、靜部件之間的氣路密封間隙是影響發動機效率和油耗的重要因素。採用可磨耗封嚴塗層可有效減小轉、靜部件之間的設計間隙，從而降低泄露量、提高發動機效率。礦冶集團是國內唯一具備封嚴塗層材料、塗層工藝和模擬工況塗層性能評價全鏈條研製條件與研究能力的單位，承擔了近 50 種封嚴塗層材料的研製和生產任務，目前已初步建成了集系列封嚴塗層的材料研製、塗層製備和塗層性能檢測評價於一體的科研體系，在封嚴塗層材料及塗層方面先後獲得省部級等20項。

技術原理、技術要點

（1）技術原理

1、高溫高速可磨耗試驗機

塗層可磨耗性能是發動機用封嚴塗層最重要的性能指標。礦冶集團經過多年的設計研製，突破了高溫高速可磨耗試驗機的設計和研製關鍵技術，在國內首次研製出葉尖線速度 450m/s、最高溫度 1200℃、具備 1.5~3000μm/s 的 XY 雙向進給能力的高溫高速可磨耗試驗機，可實現發動機環境下大尺寸渦輪盤高溫超高速耦合條件下的塗層-葉片可磨耗試驗。設備參數覆蓋了航空發動機各部位工況，可在實驗室中模擬出航空發動機轉子葉片與可磨耗封嚴塗層的高溫高速碰磨刮削工況，並可在精確控制參數下對塗層服役性能進行研究。

2、封嚴塗層模擬工況可磨耗性評價方法關鍵技術

礦冶集團在大量試驗測試數據研究基礎上，結合發動機考核結果，首次建立了以外觀形貌、侵入深度比、磨屑成分和尺寸、塗層刮痕粗糙度為主要評價指標的封嚴塗層可磨耗性評價指標體系，創新設計了關鍵評價指標的閾值，制定了試驗規範，並確立了葉尖磨損及粘附程度的歸一化評價方法、高溫高速可磨耗磨屑的多尺度定量評價方法和封嚴塗層磨痕粗糙度等評價方法。封嚴塗層高溫高速可磨耗性評價方法已大量應用於航空、航天、電力等多個國家戰略領域，服務於多種高性能塗層的研製，已為多種航空發動機封嚴塗層設計選材、性能驗證等完成了高溫高速可磨耗試驗，實現了對可磨耗塗層-葉片、金屬蜂窩-篦齒盤、可磨耗塗層-氣封齒等多種對磨工況的模擬性能評價，為新型發動機設計、研製和排故提供了關鍵數據支撐。隨着高溫超高速可磨耗試驗機及封嚴塗層可磨耗性評價方法的進一步拓展應用，將在新型航空發動機、燃氣輪機等研究與應用領域產生更大的價值

礦冶集團通過引入最新塗層設計和製備技術，優化材料基塗層成分和結構，突破了長壽命高可靠性系列封嚴塗層材料優化設計、複合粉末材料顆粒包覆技術、異質組分均勻複合制粉技術、系列可磨耗塗層熱噴塗工藝控制技術、高結合力低硬度高溫可磨耗塗層調控技術等 20 餘項關鍵技術，研製開發了系列化長壽命高可靠性封嚴塗層材料及塗層。所製備的鋁硅聚苯酯、鋁硅氮化硼、鎳鉻鋁鎳石墨、銅鋁鎳石墨和 MCrAlY/聚苯酯等新型可磨耗封嚴塗層可有效減少發動機機匣與葉片間的間隙，從而有效提高發動機效率、降低油耗、並起到保護葉片的作用，適用於溫度範圍覆蓋-50℃~1200℃的發動機不同部位，並已在不同領域為多個重點型號航空發動機、燃氣輪機研發及生產任務的完成做出了貢獻，近年授權專利 50 餘項，基本建成了具有自主知識產權的高溫高速模擬發動機工況的可磨耗試驗機等系統檢測評價裝備，形成了封嚴塗層可磨耗性全面評價標準，整體技術已達到國際領先水平。通過自有專利技術製備的封嚴塗層複合粉末產品生產與銷售近百噸，已在國內多種航空發動機上得到了成功應用。