气膜冷却孔热障涂层SACE加工间隙优化及扫描工艺实验

摘要

随着航空发动机对推重比的要求不断提高，涡轮前温度作为衡量发动机的关键性能指标，正以每年平均提高25 K的速度增加，涡轮前温度已超过涡轮叶片材料熔点，解决高温所带来的一系列问题的关键在于对涡轮叶片冷却技术的改进。目前涡轮叶片主要的冷却方法是采用气膜冷却技术，这是通过一定规律在涡轮叶片上气膜冷却孔喷出冷却气体形成气膜，以达到使涡轮叶片隔热散热作用。为了进一步提高叶片的耐高温性能，新一代航空发动机涡轮叶片设计为带有陶瓷热障涂层的难加工结构。
　　本文通过采用火花放电辅助化学加工（Spark Assisted Chemical Engraving,SACE）的方法对涡轮叶片气膜孔热障涂层扫描加工工艺进行了研究。通过对SACE圆孔加
　　工验证了技术应用的可行性，并对加工过程产物进行化学分析，阐述了SACE材料蚀除机理，对SACE电源脉冲参数、液面高度等进行优化，以提高SACE加工过程稳定性。
　　通过SACE加工间隙优化实验得出最优SACE加工间隙，分析了扫描速度大小与SACE材料蚀除量之间的关系，采用CAD/CAM系统对SACE分层厚度、扫描速度等扫描策略进行参数设定，在综合参数作用下进行SACE复合角出口扫描加工实验，分析了影响SACE复合角出口加工精度和效率的因素。
　　制备了旋涂703硅胶、旋涂玻璃釉、刚玉陶瓷毛细套管、FCVA沉积DLC膜侧壁绝缘电极，并分别测试了其在SACE高温高压实验条件下的侧壁绝缘性能以及耐久性等，对比实验结果得出刚玉陶瓷套管制备的侧壁绝缘电极具有良好的侧壁绝缘性及耐久性。采用刚玉陶瓷套管侧壁绝缘电极进行SACE复合角出口扫描实验，分析了刚玉陶瓷套管侧壁绝缘电极对SACE加工结果的影响。

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1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2 SACE加工技术国内外研究现状及分析

1.3侧壁绝缘电极研究现状及分析

1.4课题来源及意义

1.5课题研究内容

2 气膜孔热障涂层SACE机理分析

2.1 SACE基础可行性验证实验

2.2气膜孔热障涂层SACE蚀除机理分析

2.3本章小结

3 SACE扫描工艺分析与实验研究

3.1电源参数对SACE加工影响分析

3.2 SACE加工间隙测定方法及最佳加工间隙实验研究

3.3 SACE加工进给策略优化实验研究

3.4本章小结

4 侧壁绝缘电极SACE实验研究

4.1引言

4.2侧壁绝缘电极制备

4.3侧壁绝缘电极SACE实验研究

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录 攻读学位期间发表的学术论文目录

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