全鈦部件用多功能可磨耗塗層研製檢視原始碼討論檢視歷史

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全鈦部件用多功能可磨耗塗層研製國外先進第五代戰機採用大推力航空發動機（推重比＞10），鈦合金用量占比超過40%，有效解決了鈦合金材料耐磨性差、活性高、易燃等問題。我國某新型高推重比航空發動機轉子葉片和靜子機匣全部採用鈦合金設計，最高工作溫度提升至750℃。要求可磨耗塗層必須與鈦合金具有良好的匹配性，避免鈦-鈦對磨產生鈦火。現有封嚴塗層最高可靠使用溫度僅為650℃，與Ti2AlNb金屬間化合物葉片對磨刮削性能差，嚴重磨損葉片；現有450℃封嚴塗層頻繁出現粘着Ti合金葉片問題，塗層不具備對鈦機匣的高溫抗氧化和高溫阻隔等多功能防護作用，多功能可磨耗塗層滿足新型全鈦航空發動機大推力、高可靠性設計要求。

技術原理、技術要點

該項目研製了 NiCrFe/Al/hBN+YSZ+NiCr/AlAlSi/hBN+YSZ+ NiCr/Al新型塗層材料及三層複合塗層結構設計，通過大氣等離子和火焰噴塗工藝製備的750℃和450℃耐溫級全鈦部件多功能複合塗層具有優異的阻燃特性，NiCrFe/Al/hBN塗層硬度56.5～65.0HR15Y、結合強度5.82～8.77MPa、750℃水淬熱震達到42次、可磨耗性能IDR值≤15.48%；AlSi/hBN塗層硬度57.0～61.5 HR15Y、結合強度9.31～12.58MPa、450℃水淬熱震達到29次、可磨耗性能IDR≤12.58%。研製的多功能複合封嚴塗層性能達到國外同類產品水平。

應用前景

新型多功能可磨耗封嚴塗層通過了我國某型先進航空發動機試車考核，並成功應用於多個型號航空發動機和首台國產66MW蒸汽輪機組。項目建立了多功能塗層材料和塗層專業化生產線。截止2019年12月，已銷售塗層材料超過4800kg，加工零部件800餘件/套，收入2360萬元，利潤920萬元。項目成果創新發展了我國新型Ti2AlNb金屬間化合物用750℃多功能複合封嚴塗層選材和設計技術，提升完善了航空發動機全鈦部件表面塗層防護水平，突破了國外技術封鎖，顯著降低塗層製造成本，形成關鍵材料的自主保障，實現關鍵核心技術的自主可控，對提高該領域國際競爭力具有重要作用。