新型铝包镍涂层在航空维修上的应用研究.pdf

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1、工程ENGINEERING新型铝包镍涂层在航空维修上的应用研究ApplicationResearchonNi-5%AlCoatinginAviationMaintenance■陈辉明继青陶敏/襄阳航泰动力机器厂摘要：针对航空维修中零件磨损、腐蚀等故障，采用超细铝粉包覆镍芯核制备铝包镍复合粉末，利用等离子喷涂工艺在不锈钢基体上制备涂层，通过扫描电子显微镜和能谱仪等方法分析、观察涂层的组织及结构，测试涂层的结合强度和显微硬度。结果表明涂层可应用于零件尺寸修复。关键词：铝包镍涂层；等离子喷涂；组织；性能Keywords:Ni-5%Alcoat

2、ings；plasmaspraying；microstructure；performance0引言作超细铝粉包覆的铝包镍粉末，铝包镍粉表1铝包镍粉末化学成分（质量分数）航空发动机服役中经常出现零件磨末外层铝粉具有更大的表面积，包覆镍核元素NiAl粘结剂损、腐蚀等故障，目前常采用喷涂铝包镍心更完整，喷涂过程中在功率很小的状态含量/%94～964～6余量[2]涂层进行尺寸修复。铝包镍复合粉末是一下即可产生放热反应，涂层结合强度高。种以镍为核心，采用团聚的方法在镍外表目前，对超细铝粉包覆的铝包镍涂层微观面均匀完整地包覆一层铝粉而形成的复组织及

3、物理性能的研究还鲜有报道。本研Al[1]合粉末，喷涂过程中镍铝间发生剧烈的究采用大气等离子喷涂工艺制备铝包镍Ni化合反应，伴随释放大量的热，增效热量涂层，对涂层的显微硬度、结合强度进行促进粉末粒子充分熔化，形成高结合强测试，并利用场发射扫描电镜（SEM）等手度的涂层。受技术条件限制，早期的铝包段对涂层结构进行表征。镍涂层采用的铝粉颗粒较粗，存在着颗粒包覆不完整、铝粉与镍粉接触面积小等情1试验材料及方法况，如图1所示。且在喷涂过程中Ni、Al产1.1喷涂材料生的放热反应不充分，喷涂的涂层氧化物试验所用粉末为中国科学院过程含量高，涂层结合强

4、度低，甚至无法保障工程研究所研制的超细铝粉包覆的新型修复后零件满足一个翻修期的使用要求。铝包镍粉体材料，材料牌号为CM66，其20μm本研究采用超细铝粉包覆镍芯核制化学成分如表1所示。由于采用超细铝粉图2铝包镍粉体模型及表面形貌包覆，铝粉具有更大的表面积，可以产生[2-3][4]更好的放热效果。粉体模型及微观结生放热反应，生成镍铝金属间化合物，构如图2所示。粉末的物理性能为：粉末镍被氧化生成镍的氧化物。选择合适的喷粒度主要在15～75μm之间，松装密度为涂参数对准确分析涂层的性能及组织尤33.84g/cm，流动速度为20s/50g。为重

5、要，采用表2所示的喷涂参数进行喷1.2涂层制备涂。涂层的制备采用UNICOAT控制器，铝包镍材料在喷涂过程中受热后，喷枪为F4喷枪，喷嘴直径6mm，试片为20μm表面团聚的铝粉与空气中的氧发生反应1Cr18Ni9Ti不锈钢，喷涂前用酒精对试图1早期铝包镍粉体模型及表面形貌生成Al2O3，达到铝的熔点，同时镍和铝产样表面进行清洗，去除表面的油污，并采航空维修与工程2016/1088AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn用40目白刚玉砂进行表面喷砂处理，在表2等离子喷涂工艺

6、参数均值作为涂层结合强度值。两个小时内按照表2参数进行喷涂，制备参数值1.4涂层组织及成分测定硬度试样、拉伸试样和金相试样。电压58V选用ZEISSEVO60扫描电子显微镜电流500A1.3涂层的性能测试对涂层的微观形貌进行分析，选用EDAX主气(Ar)50.0L/min涂层硬度采用HV-1000型显微硬型能谱仪对涂层各部位成分进行分析。辅气(H2)6.2L/min度计进行测试，载荷为300g，加载时间为送粉器(Ar)3.0L/min15s，试样尺寸为直径25mm、厚度10mm，送粉速度28g/min2试验结果与分析试样上下两面经磨削加

7、工，平行度不大喷涂距离100cm2.1涂层的微观组织及成分分析于0.02mm，涂层厚度为1.0～1.2mm，涂强度测试，根据HB5476-1991《热喷涂图3为铝包镍涂层的形貌和能谱分层磨抛后表面粗糙度不大于Ra0.4，上下涂层结合强度试验方法》，对偶件粘接采析，图3a)为涂层截面微观组织，涂层表征面平行度不大于0.02mm。在试样表面均用E7环氧树脂胶，使用AG-IS电子拉力为层状结构及微观缺陷，内部有氧化物、匀选取15个点。试验机，加载速度为2mm/min，每组5对未熔颗粒及空隙，这些缺陷既有独立存采用对偶件粘胶对拉进行涂层结合试样

8、，有效断裂试样不少于3对，取其平在于涂层内部的，也有互相连接的。基体2341不熔化颗粒30μm10μma)涂层截面微观组织b)涂层组织中的相NiAl800010000数Ni数Al800010000计计800