[发明专利]一种通过磨屑成分评价封严涂层可磨耗性的方法

说明书

本发明提供了一种通过磨屑成分评价封严涂层可磨耗性的方法，涉及航空航天技术领域，方法包括对待测封严涂层和模拟叶片进行高温高速碰磨试验，收集试验产生的磨屑；测定磨屑中可磨耗组分含量；以磨屑中可磨耗组分含量与涂层中可磨耗组分含量的比值为指标评价封严涂层可磨耗性。本发明的评价方法能够更准确判定封严涂层磨屑对其服役性能的影响，实现对封严涂层可磨耗性更为全面的评价。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种通过磨屑成分评价封严涂层可磨耗性的方法。

背景技术

封严涂层是应用于航空发动机及燃气轮机中的一类重要功能涂层，一般由具有低强度、自润滑性的可磨耗组分，以及赋予涂层强度、抗氧化性的骨架组分构成。常见的可磨耗组分包括聚苯酯、氮化硼、石墨、膨润土、硅藻土等，常见的骨架组分包括铝及其合金、镍及其合金、铜及其合金、氧化物陶瓷等。

封严涂层涂覆于与转子碰磨的静子部件上，通过涂层的主动牺牲磨耗实现转/静子最小间隙控制，有效提高发动机效率、降低油耗。封严涂层在高速下与转子叶片碰磨，涂层发生主动磨耗而不磨损或粘着转子叶片的特性称之为可磨耗性，准确评价封严涂层可磨耗性是本领域要解决的一个重要问题。

现有对封严涂层可磨耗性的评价，主要从涂层磨损或粘附与其对磨的叶片的程度等方面进行，如采用侵入深度比等指标评价涂层的可磨耗性等。然而封严涂层在发动机中服役工况是复杂的，除了要求涂层不能严重磨损及粘附对磨叶片外，还要求涂层磨耗产生的磨屑与发动机内部其他部件有良好的匹配性。而现有评价方法还不能实现对封严涂层可磨耗性更为全面、准确的评价。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封严涂层可磨耗性的评价方法，通过磨屑成分评价封严涂层可磨耗性，能够更加准确、全面的评价封严涂层的可磨耗性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种封严涂层可磨耗性的评价方法，包括以下步骤：

对待测封严涂层和模拟叶片进行高温高速碰磨试验，收集试验产生的磨屑，其中，所述高温是指待测封严涂层和模拟叶片的加热温度为25~1200℃，所述高速是指模拟叶片的叶尖线速度为100~520m/s；

测定磨屑中可磨耗组分含量；

以磨屑中可磨耗组分含量与涂层中可磨耗组分含量的比值为指标评价封严涂层可磨耗性：

当所述比值大于等于第一阈值时，则磨屑不会粘附或撞伤后级叶片，代表封严涂层可磨耗性优异；

当所述比值大于等于第二阈值且小于第一阈值时，则有小于20%的概率发生磨屑粘附或撞伤后级叶片，代表封严涂层可磨耗性良；

当所述比值小于第二阈值时，则有大于60%的概率发生磨屑粘附或撞伤后级叶片，代表封严涂层可磨耗性差；

第二阈值在0.5~0.8，第一阈值在0.8~1.1；

优选地，所述可磨耗组分包括石墨、氮化硼、聚苯酯、膨润土或硅藻土中的一种或几种。

进一步的，磨屑中可磨耗组分含量或涂层中可磨耗组分含量的测试方法独立地包括化学分析法、烧蚀法或金相观察法中一种或几种。

进一步的，收集试验产生的磨屑包括：在碰磨区与模拟叶片旋转方向相反的一侧对磨屑进行收集。

进一步的，以模拟叶片与待测封严涂层碰磨区的中心线为界线，在所述界线与模拟叶片旋转方向相反的一侧0~90°的区域内设置磨屑收集装置进行磨屑收集。

进一步的，所述磨屑收集装置包括具有多个开孔的壳体，优选呈蜗壳形或不规则桶形。