247 / 2020-09-27 22:18:10

严苛服役环境耐磨氧化物陶瓷涂层设计、制备及服役行为与工程化应用

氧化物陶瓷涂层；等离子体喷涂；导热与强韧一体化

为满足高压补燃液氧/煤油火箭发动机涡轮端和氧泵二级动密封以及直升机旋翼系统高速自润滑关节轴承的应用要求，开展了严苛服役环境耐磨抗蚀氧化物陶瓷涂层设计、制备技术及典型应用研究。系统研究了等离子体喷涂的工艺参数对涂层性能的影响，据此确定了较为合理的等离子体喷涂涂层工艺和涂层部件的操作规范。发明了氧化物陶瓷涂层的孔隙率与孔径分布调控、应力诱导相变、金属Al包覆含量控制、原位异质形核与部分固溶，突破了导热、强韧与耐磨一体化制备以及耐海洋性盐雾腐蚀氧化物陶瓷涂层的无机封孔等关键技术，显著提高氧化物陶瓷涂层的热导率、致密度、界面结合、相稳定性、强韧性等性能，满足高速、高载、高温、富氧、宽温域热冲击、盐雾腐蚀等的严苛服役工况需求，实现了严苛服役环境陶瓷涂层的耐磨与抗蚀一体化。研制的氧化铝基陶瓷涂层满足高承载（PV=25～170MPa‧m/s）、富氧、宽温域交变热冲击（-183°C～600°C）条件下的服役考核，成功应用于120吨级和18吨级液氧/煤油高压补燃发动机涡轮端和氧泵密封动环，并在长征六号（CZ-6）、长征七号（CZ-7）、长征五号（CZ-5）和长征五号B（CZ-5B）新一代运载火箭，以及X-XX型等直升机旋翼系统自润滑关节轴承成功应用，产生了显著的经济、社会效益，可推广应用于航空航天动力和传输系统及高端泵阀等机械系统。