[发明专利]一种用于高温阻尼件表面的硬质高阻尼涂层制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及阻尼涂层的制备，特别是涉及一种用于高温阻尼件表面的硬质高阻尼涂层制备工艺。

背景技术

动态系统的振动控制和噪声抑制是目前航空、航天、舰船、军工以及其它工业在设计中极其希望达到的。过大的振动和噪声可能引起结构毁坏、环境恶化并影响机载设备的正常工作，影响作战效能，甚至造成灾难性的危害。多数情况下材料强度和阻尼性能是相互矛盾的，事实上，目前航空发动机叶片常用材料如铝合金、马氏体不锈钢、钛合金以及其它高温合金由于过多的考虑了强度因素，其阻尼性能很差，阻尼性能Q^-1往往小于或仅处于10^-3数量级。对于实际应用中的很多动态系统和叶片一样，其强度、动静态力学性能以及流体动力特性都是必须考虑的，基于这些分析，我们在不影响基体结构的前提下，在结构的外表面或内表面引入高阻尼硬质层来抑止这些结构的振动和噪声。

硬质涂层不会影响基体材料的力学性能和流体动力形状设计；涂层可以遍及结构的各个部位，这样有助于抑制结构各处的动力响应；更为重要的是，涂层本身会带入复合阻尼结构（界面和空洞裂纹等缺陷），利用涂层引入的复合结构提高结构的阻尼性能。

现有的阻尼涂层一般为高分子材料，虽然阻尼性能得以显著提高，但是不能承受高温。涂层厚度不能确定，太厚涂层内部缺陷太多，结合力差，不但不能充分发挥阻尼性能，涂层的剥落导致工件表面磨损加剧，最终加剧工件的破坏。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明利用引入涂层复合结构提高结构的阻尼性能，特别研发一种用于高温阻尼件表面的硬质高阻尼涂层制备工艺。具体为采用低压等离子喷涂的方法在金属基体上喷涂硬质涂层，优化制备工艺来获得高的综合阻尼性能。这种具有硬质高阻尼涂层的复合结构能够在高温苛刻的条件下使用，即满足力学性能、耐热性，不但拥有高的阻尼，又能承受高温腐蚀环境，适用于高温运作的工件，适合叶片等动态系统的使用。

本发明采取的技术方案是：一种用于高温阻尼件表面的硬质高阻尼涂层制备工艺，其特征在于：采用低压等离子喷涂方法制备阻尼涂层，其制备工艺有如下步骤：

步骤一.对工件表面进行除污处理；

步骤二.采用表面喷砂处理对工件表面进行粗化；

步骤三.对喷砂后的工件进行预热；

步骤四.采用低压等离子喷涂法对工件表面进行喷涂，涂层材料体系为：NiCr系高温合金涂层、FeCr系铁磁性涂层和YSZ陶瓷涂层中的任意一种涂层；

步骤五.后续对涂层进行真空退火处理。

本发明所产生的有益效果是：采用本工艺制备的涂层复合结构，不仅具有高的阻尼性能，而且还拥有高的力学性能，能够承受较大的应力，同时温度适用范围广，这种阻尼结构的阻尼性能要显著高于其块体阻尼材料。本发明的涂层均匀，与基体结合强度高，具有实施费用低、操作简便、成品率高以及产品综合性能高等特点。

本发明的优点在于：

1、该复合结构由涂层与基体组成，此涂层结构相较于有高阻尼性能的有色金属如MnCu合金、Ti合金具有较低的成本。同时相对于块体的相同材料的阻尼性能显著提高。

2、与高分子涂层材料相比具有高的材料强度、模量、耐高温性能和耐蠕变性能。加大了工件的温度适用范围。

3、与采用阻尼结构、隔震的方法相比，涂层处理即保持了基体高的力学性能和流体力学性能，又不会增加动态系统的质量，有利于机械仪器发展的日益精密化。

4、涂层复合结构能提高系统的固有震动频率，防止了对材料损害最大的共振带来的危害。

5、该涂层的厚度即能保持了优异的阻尼性能，避免了应力过大，结合状态差。因此具有较好的综合性能。

附图说明

图1为采用本发明制备的涂层复合结构阻尼性能Q^-1的温度效应对比曲线图，

其中■表示1Cr18Ni9Ti基体；▲表示NiCrAlY涂层；●表示FeCrMo涂层；★ZrO₂陶瓷涂层。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详尽描述：

1、先将工件以酒精为溶剂在超声清洗仪中清洗，酒精溶剂浓度为95％，清洗时间为20-25min（一般为20min），用酒精溶剂清除基体表面的油污。