[发明专利]一种用于封严涂层可刮削性能检测及评价方法

说明书

本发明属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种用于封严涂层可刮削性能检测及评价方法，适用于热喷涂可磨耗封严涂层刮削性能的测定。该方法的流程为：涂层制备→测量、称重→安装叶片试样→零位标定→设置试验参数→进行刮削试验→结果分析及评价。利用本发明研制成果，对三种中低温段封严涂层：AHB(铝/氮化硼)，Metco601(铝硅聚苯脂)和Metco307(镍石墨)涂层的材料与配副刮削的摩擦磨损行为进行研究，制定了可磨耗封严涂层可刮削性能判据，确定了刮削力评价、磨痕表面形貌及其成份分析、磨痕截面形貌及其成份分析等3项定性准则，以及叶片高度磨损比值、叶片涂层质量磨损比、磨痕长度比和粘附比等4项定量准则。

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种用于封严涂层可刮削性能检测及评价方法，适用于热喷涂可磨耗封严涂层刮削性能的测定。

背景技术

大推力、高效率、低油耗已成为发动机设计和制造的总体目标，为提高发动机效率、延长使用寿命和降低油耗，应当尽量减少转子与静子之间的运转间隙，而气路密封技术就是高性能发动机研制的关键技术之一。目前先进航空发动机的叶片与机匣之间气路密封多采用可磨耗封严涂层技术，封严涂层具有易制造、投资少、成本低、安全可靠并且易翻修更换等优点，是最为经济可靠和结构合理的先进制造技术。我国对气路密封技术的应用还处在初级阶段，对于封严材料、封严涂层的设计、制备、应用等多处于参考模仿阶段，尤其是其对服役条件、运行规律、使役性能、磨损机制的认识相当不足，正是由于封严涂层本身结构的复杂性(基体、第二相、孔隙相)、应用环境的特殊性(高速、变载、高温)和磨损机理的多样性，它们的磨损行为研究和性能评价成为一大难点，至今尚没有标准的试验方法和有效的评价判据。

由于缺乏对封严涂层与对偶件匹配性(可刮削性、可磨耗性、相容性)的重要性认识、缺乏能够对涂层刮削性能进行综合表征的标准，这就造成在工程实践中，气路密封配副在发动机服役过程中出现大量问题，引起封严效果失效。所以，迫切需要能够模拟发动机工况的刮削式摩擦磨损综合性能试验机来进行封严涂层刮削性能测试，并建立封严涂层可刮削性能评价方法。综合评价体系的建立将有助于对可磨耗封严涂层本征性能和使役性能的综合认识，对于发展高温摩擦学、新型复合材料具有理论意义，对于提高航空发动机效率，促进航空工业发展具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于封严涂层可刮削性能检测及评价方法，可以做为航空发动机气路密封封严涂层体系及配副高速(叶尖线速度：最大可达450m/s)刮擦试验及刮削性能评价的指导依据。

本发明的技术方案是：

一种用于封严涂层可刮削性能检测及评价方法，其流程为：涂层制备→测量、称重→安装叶片试样→零位标定→设置试验参数→进行刮削试验→结果分析及评价。

所述的用于封严涂层可刮削性能检测及评价方法，试样制备具体如下：

(1)涂层试样的制备

1)涂层试样尺寸

涂层试样材料选择实际工况中使用的基体材料，试样尺寸为76×40×4mm，在其上喷涂厚度1.5mm～3.0mm的封严涂层；

2)涂层试样表面状态

涂层试样表面状态对试验结果有影响，这种影响通常与试样表面粗糙度和污染物的引入有关；

涂层试样表面状态用平均粗糙度定量化，手工依次由粗到细的在各号砂纸上磨制，在各种试验条件下涂层试样的平均表面粗糙度值Ra应小于5μm，磨制后的涂层厚度不小于1.5mm；

涂层试样表面应尽量清洁、无污染物，将制备好的涂层试样用洁净的压缩空气吹除表面残余的颗粒；

(2)模拟叶片试样

1)模拟叶片试样尺寸