钛合金表面TiB2涂层与纯铝的高温黏着磨损行为

摘要

航空发动机低压气机机匣内表面Al基封严涂层的使用,可以通过其自身的磨耗实现保护TC4叶尖的目的,但同时Al基封严涂层中以Al为主的基体材料易于大量黏着转移至TC4叶尖表面,使叶尖长度增加,影响发动机运行稳定性。采用直流脉冲磁控溅射工艺在钛合金表面沉积TiB_(2)涂层,以期实现抗Al黏着磨损目的。具有致密结构的TiB_(2)涂层在钛合金表面膜基结合临界载荷(LC4)达85.4 N。在高温销-盘摩擦磨损试验机上评价钛合金表面TiB_(2)涂层与纯铝销对摩(室温至450℃)的抗Al黏着磨损性能。与TC4基体相比较,TiB_(2)涂层可有效抑制Al的黏着转移。对摩铝销磨斑具有拖尾特征和剪切舌特征。铝销向TiB_(2)涂层表面的机械涂抹和铝销对Al黏着转移层的剪切去除作用相互竞争,共同控制Al的黏着转移行为。TiB_(2)涂层磨痕内保持低表面粗糙度可减小高温软化铝销的机械涂抹倾向。同时TiB2涂层与Al黏着转移层间优异的化学稳定性可阻碍界面反应进行,降低界面结合强度,进而促进铝销对Al黏着转移层的剪切去除作用。钛合金表面TiB2涂层通过抑制铝销机械涂抹并增强铝销对Al黏着转移层的剪切去除而获得优异的抗Al黏着磨损性能。