Al/BN涂層是一種適用于450 ℃以下的可磨耗封嚴(yán)涂層，常應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)部位的氣路封嚴(yán)。等離子噴涂Al/BN涂層在機(jī)械加工后常出現(xiàn)涂層表面疏松及涂層表面粗糙度不均勻的現(xiàn)象，在服役過程中會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的涂層脫落以及粘附葉片等現(xiàn)象，影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性。本文針對(duì)等離子噴涂Al/BN可磨耗封嚴(yán)涂層開展熱噴涂工藝研究，對(duì)涂層顯微組織、拉伸結(jié)合強(qiáng)度、硬度等性能檢測及評(píng)價(jià)，并著重研究基體材料結(jié)構(gòu)對(duì)涂層性能的影響，結(jié)果表明相對(duì)于平板試片，帶有螺紋結(jié)構(gòu)試片的涂層結(jié)合強(qiáng)度稍高，但其Al/BN涂層與底層厚度不均勻，造成結(jié)合強(qiáng)度值波動(dòng)較大。

　　可磨耗封嚴(yán)涂層對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率起著至關(guān)重要的作用，能夠最大限度地降低空氣和燃?xì)庑孤�。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)從風(fēng)扇、高壓壓氣機(jī)到渦輪機(jī)匣表面都采用了不同材料的可磨耗封嚴(yán)涂層，封嚴(yán)涂層技術(shù)已經(jīng)成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要手段之一。Al/BN涂層為適用于450 ℃以下的可磨耗封嚴(yán)涂層，主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部位的氣路封嚴(yán)。

　　目前，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)Al/BN涂層的性能研究僅包括涂層外觀、涂層化學(xué)成分、硬度及結(jié)合強(qiáng)度，而Al/BN涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)及與對(duì)偶件匹配性的研究都處于空白。并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)各種零部件的壽命和耐溫要求變得更加苛刻，等離子噴涂Al/BN涂層在機(jī)械加工后常出現(xiàn)涂層疏松及涂層裂紋的現(xiàn)象，在服役過程中會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的涂層大塊脫落。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為Al/BN涂層在機(jī)械加工及使用過程中暴露出的問題或隱患，將嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能及可靠性。

　　本文針對(duì)在役的Al/BN涂層顯微組織、結(jié)合強(qiáng)度、涂層硬度等內(nèi)容進(jìn)行研究，并結(jié)合基體材料不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂層性能評(píng)價(jià)，進(jìn)一步掌握涂層作用機(jī)理、涂層組織性能以及涂層失效模式，為涂層質(zhì)量可靠性評(píng)價(jià)提供借鑒，以提高等離子噴涂Al/BN涂層的質(zhì)量穩(wěn)定性及質(zhì)量控制水平。

　　1、試驗(yàn)材料和方法

　　1.1、試驗(yàn)材料

　　Al/BN粉末粒度和化學(xué)成分如表1 所示。

表1 Al/BN噴涂粉末技術(shù)指標(biāo)

　　1.2、試驗(yàn)方法

　　本實(shí)驗(yàn)采用METCO-9M等離子噴涂設(shè)備制備NiAl底層(厚度0.07~0.15 mm)及Al/BN面層(厚度不小于2 mm)，基體材料為0Cr17Ni4Cu4Nb合金。采用已確定的噴涂工藝參數(shù)噴涂涂層性能試片，主要噴涂參數(shù)：氬氣流量為100 ft3/h，氫氣流量為19 ft3/h，電流500 A，電壓70 V，送粉速率為40 g/min，噴涂距離為150 mm。

　　對(duì)涂層的顯微組織、拉伸結(jié)合強(qiáng)度、宏觀表面硬度及表面應(yīng)力測試。金相試片測試規(guī)格為20 mm×40 mm×2 mm，拉伸結(jié)合強(qiáng)度測試規(guī)格為準(zhǔn)25.4 mm×6 mm，宏觀表面硬度測試規(guī)格為40 mm×60 mm×5 mm。確定的噴涂工藝參數(shù)為：氬氣流量：100 ft3/h，氫氣流量19 ft3/h，電流：500 A，電壓：70 V，送粉速率：40 g/min，噴涂距離：150 mm。

　　實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為：Struer 全自動(dòng)金相制樣系統(tǒng)、Leica金相顯微鏡、AG-250KNE型號(hào)拉力試驗(yàn)機(jī)、表面洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)。(缺應(yīng)力測試儀)

　　3、結(jié)論

　　本文采用等離子噴涂技術(shù)制備了Al/BN可磨耗封嚴(yán)涂層，確定的噴涂工藝參數(shù)為：氬氣流量：100 ft3/h，氫氣流量19 ft3/h，電流：500 A，電壓：70 V，送粉速率：40 g/min，噴涂距離：150 mm，制得的試樣顯微組織、拉伸結(jié)合強(qiáng)度、硬度均符合技術(shù)要求。帶有螺紋結(jié)構(gòu)的基體材料的涂層結(jié)合強(qiáng)度值波動(dòng)較大，吹砂后要注重清理零件噴涂界面防止砂粒鑲嵌。