[发明专利]一种火焰喷涂CuAl/NiC涂层显微组织的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测方法，特别是涉及一种火焰喷涂CuAl/NiC涂层显微组织的检测方法。

背景技术

火焰喷涂CuAl/NiC涂层为500℃以下使用的中温可磨耗封严涂层，在航空发动机中大量使用，是发动机气路封严中的关键技术之一。目前国内对火焰喷涂CuAl/NiC涂层的性能质量判定仅有硬度或结合强度等力学性能，对涂层的金相显微组织质量控制处于空白状态。

火焰喷涂CuAl/NiC可磨耗封严涂层在使用过程中，已经暴漏出一些技术质量问题或质量隐患。随着各种零部件的寿命和耐温要求变得更加苛刻，为保证实际零件的可靠性，单纯采用机械性能及外观检验来进行涂层质量控制已不能满足发动机上热喷涂涂层的质量控制要求，涂层的金相检验是涂层质量控制中的参考指标。

对涂层精确地评定主要依靠金相制备工艺，因为切割、研磨、抛光工艺过程不正确将影响到真实结构的评估，所以系统地进行制样，并获得可重复性的结果，就显得尤为重要，当前还没有一定之规。

可磨耗封严涂层结构体系为镍铝粘结剂可磨耗封严面层，面层封严涂层材料通常由两部分材料组成：金属基体、固体润滑剂。为保证封严涂层具有一定的可刮削性能，涂层中除了具有一定量的固体润滑剂还存在一定量的孔洞，对于火焰喷涂CuAl/NiC涂层的多相组织，在金相显微镜下固体润滑剂和孔洞颜色一致，很难进行识别区分，同时如果采用具有相分析功能的金相显微镜计算相含量时，固体润滑剂及孔洞各相含量也很难计算分析，给评定火焰喷涂CuAl/NiC涂层显微组织带来了一定问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种火焰喷涂CuAl/NiC涂层显微组织的检测方法，按要求系统地制备金相试样，提出涂层显微组织的判断方法和合格指标，提高火焰喷涂CuAl/NiC可磨耗封严涂层的质量控制水平。

本发明的技术方案如下：

一种火焰喷涂CuAl/NiC涂层显微组织的检测方法，包括如下步骤：

（1）金相试样制备步骤

采用水冷砂轮切割机切割带有所述涂层的零件，制得金相制样，所述切割机采用SiC或Al₂O₃砂轮，所述砂轮厚度为1.5mm～2mm，所述切割机切割速度在0.5mm/s以下；

使用环氧树脂对所述金相制样进行真空浸渍，真空度在100mbar以下，使环氧树脂完全填充到所述金相制样涂层孔洞中；采用直径25mm～40mm的镶样模，真空镶嵌所述金相制样，真空度在100mbar以下；

所述金相制样进行研磨和抛光制得金相试样，研磨和抛光压力在17～23牛顿，抛光时用短毛或者无毛抛光布；

（2）对所述涂层显微组织检测

利用金相显微镜对所述金相试样的金相截面进行拍照，得到所述涂层显微组织金相图片；采用100×放大倍数的所述涂层显微组织金相图片进行观察，对所述涂层显微组织进行判定，根据显微镜成像原理，所述100×放大倍数的所述涂层显微组织金相图片中亮白相为金属相、灰黑相为非金属相，由于涂层材料成分中石墨相是以镍包石墨的形式存在，灰色相周边包围着亮白相的近球形颗粒为镍包石墨组织、黑色及无包覆结构的灰黑组织为孔洞；采用专用相分析软件对所述涂层显微组织金相图片进行相含量分析，得到所述涂层显微组织相含量比例；

（3）确定所述涂层显微组织的合格指标

在满足发动机使用要求及所述涂层力学性能的要求的前提下，通过对以往的所述涂层显微组织检测结果数据的累计分析，确定所述涂层显微组织合格指标为：采用50×的放大倍数观察基体与粘结层、粘阶层与面层结合状态，涂层与基体界面、底层与面层结合良好，无翘起、分层现象，界面污染小于20%；采用100×的放大倍数观察面层组织，面层组织均匀，无分层和裂纹现象；孔隙均匀分布，无大的孔隙，孔隙直径＜120μm；采用专用相分析软件对所述涂层显微组织进行相含量分析，所述涂层金属相与非金属相含量比例范围为46～57:42～53，所述涂层典型金属相、石墨相、孔洞含量比例为52～54:22～26:20～26；

（4）判断所述涂层显微组织是否合格

将所述步骤（2）的所述涂层显微组织的数据与所述合格指标进行对比，符合所述合格指标，所述涂层显微组织合格；不符合所述合格指标，所述涂层显微组织不合格。

本发明的特点如下：

1、使用环氧树脂对制样进行真空浸渍，使环氧树脂完全填充到涂层孔洞中，可以防止研磨过程中涂层孔洞发生变化，避免形成涂层显微组织假相。