1264 / 2023-03-19 17:41:47

镍基高温合金叶片与陶瓷基可磨耗涂层的高速刮擦行为研究

利用自研的高速刮擦试验机，开展了涡轮镍基高温合金叶片与YSZ陶瓷基可磨耗涂层配副的摩擦学行为研究，关注工况参数（线速度100~300 m/s和入侵速率5~200 μm/s）对叶片及涂层损伤机制的影响规律。利用非接触式红外测温仪和高速摄影技术确定涂层表面温度和叶尖长度的实时变化，采用扫描电子显微镜、超景深三维显微系统和能谱仪对叶片和涂层的表面、截面磨损形貌及元素组成进行了表征分析。试验结果表明，在相同入侵速率下，叶尖磨损程度随线速度的增加呈现先升高后降低的趋势，在200 m/s时，叶片磨损程度达到最大。在相同线速度下，叶尖磨损程度与侵入率不存在显著的相关性。叶片的主要损伤形式包括氧化磨损、犁沟、过热和微裂纹等，塑性去除是叶片的主要磨损机理。陶瓷基可磨耗涂层的损伤机理主要为亚表层起裂，涂层的脆性去除导致叶片呈“阶梯式”磨损特征。绘制了镍基高温合金叶片与陶瓷基可磨耗涂层的磨损机制图，为涡轮中可磨耗涂层和叶片相容性数学模型的建立奠定基础。