碳化鎢鈷噴塗在航空發動機領域之應用

鈷-碳化鎢合金熱噴塗塗層是540℃以下硬度最高的耐磨塗層,由於其良好的硬度和韌性的結合,廣泛地應用於航空、 航太、汽車、運輸、冶金、電力等領域,以加強基體金屬的耐磨性能及磨損疲勞部件的修復。

在航發領域,碳化鎢鈷具有良好的抗衝擊性、韌性和與基體的結合性,緻密度很高,已在航空發動機上作為風扇葉片阻尼凸台、壓氣機葉片阻 尼凸台、帶冠葉片葉冠阻尼面和渦輪葉片葉冠阻尼面得到成功應用。例如,裝備于蘇27或得殲-10、殲-11的AF-31系列發動機。

碳化鎢鈷噴塗在航空發動機領域之應用圖片

在航空發動機大修及易損件的修復專案中,調節耐磨凸台在鎳基合金零部件表面製備高硬度、高耐磨性的塗層選擇了用高鈷含量(>=21wt.%)碳化鎢鈷熱噴塗粉末材料以及熱噴塗技術,此外還有壓氣機和進氣整流器葉片、渦輪工作葉片等。對於航發的高要求,碳化鎢鈷合金的熱噴塗粉末品質要求也就極為重要。

爆炸噴塗作為一種重要的熱噴塗方法具有較低的、較穩定的氣體溫度和較高的氣流速度等特點,特別適合於航發領域碳化鎢鈷合金粉末的噴塗。爆炸噴塗經歷爆炸和脈衝迴圈兩個過程,在每個工作迴圈內工件上都形成厚5-10μm的塗層。噴塗脈衝迴圈能夠保證基底材料受熱溫度極小(150℃-200℃)。此外,爆炸噴塗時所進行的所有過程持續時間很短。這樣氣體而對粉末的動力和熱作用持續時間不超過3×10-3秒。而在塗層形成瞬間粉末微粒衝擊變形的時間不超過10-7秒。所有這些有利於保持被噴塗材料的物理機械性能。

此外,爆炸噴塗所適用的粉末類型與其他熱噴塗不完全相同。爆炸噴塗要求其粉末有一定的結構強度,能經受氣體爆炸波衝擊而不碎化。但是,當加熱到一定溫度時,由高熔點碳化鎢和熔化狀態的鈷基液相組成的顆粒需要能夠產生充分的塑性變形,在撞擊 基材時,由30~50μm的顆粒形成5~10μm的薄片沉積在基材上形成塗層。因此,用於爆炸噴塗的高鈷型的—碳化鎢鈷合金粉末需要滿足具有一定的結構強度,能經受的氣體爆炸波衝擊而不碎化;同時易於加熱在撞擊基體的過程中能夠充分變形,與基體結合良好兩方面的要求。

 

 

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