抗剥落金属基可磨耗封严涂层结构匹配制备研究

摘要

新一代航空发动机对推重比提出更高的要求,而发动机叶尖与机匣的间隙是影响发动机效率的关键因素之一。在机匣内壁制备可磨耗封严涂层能有效减小气流泄漏、避免叶尖与机匣碰磨,从而使发动机高效、安全地运行。可磨耗封严涂层通常具有高孔隙率,然而高孔隙率易降低可磨耗面层/陶瓷隔热层界面强度,引发可磨耗涂层整体剥落。为此,开展可磨耗封严面层/陶瓷隔热层界面结构匹配设计,在保证涂层可磨耗封严功能的基础上,增强二者界面抗剥落能力。首先,通过数值分析方法发现,可磨耗层/陶瓷层界面处孔隙特征尺寸和孔隙率增加均会加剧可磨耗层沿界面剥落的风险。进一步,提出可磨耗封严涂层的结构匹配设计,即在靠近界面处增加抗剥落过渡层。最后,通过模拟和试验相结合,优化抗剥落过渡层厚度,证实过渡层可显著延长体系的服役寿命。