航天航空用涂层材料 高温防护涂层材料:
航空发动机不同部件由于工作环境的差别需要不同的涂层,按功能可以分为:热障涂层、高温抗氧化涂层、阻燃涂层、环境障碍涂层、封严涂层、耐磨涂层、耐腐蚀涂层、抗冲刷涂层、抗微动磨损涂层、憎水涂层、隐身涂层等,它们在航空发动机中的应用情况如图1所示。采用的技术主要有:电子束物理气相沉积(Electron Beam-Physical Vapor Deposition,EB-PVD)、大气/真空等离子喷涂、超声速火焰喷涂、冷喷涂、真空电弧沉积和磁控溅射等。
热障涂层的重要应用之一是在航空发动机的高温金属部件上这些金属部件提供了航空发动机所需的强度,却不能承受航空发动机为了提供必要动力所需的高温环境。热障涂层应用于这些高温部件,阻止高温燃气对这些部件的直接作用,以提高其工作温度和寿命。
高温抗氧化涂层用来提高航空发动机部件的抗高温氧化和热腐蚀性能。航空发动机燃烧室和涡轮叶片需要承受高温燃气冲击,这些部件需要涂敷高温抗氧化涂层来提高使用寿命。
环境障碍涂层是指在航空发动机环境下使用的高温结构材料的表面防护涂层,阻止或减小发动机环境对高温结构材料性能的影响。陶瓷基复合材料具有很强的耐高温能力,是有希望取代镍基高温合金在发动机热端部件中得以应用的高温结构材料。然而,陶瓷基复合材料在发动机环境中会与氧气、水蒸气和二氧化碳发生氧化反应,所以采用环境障碍涂层来防护。
耐磨耐腐蚀涂层通常具有较高的硬度,要求涂层与基体结合强度高,应用于摩擦磨损零件,如轴、轴承、柱塞等,以提高这些零件的使用寿命。抗冲刷涂层应用于风扇和压气机叶片,空气中的尘埃、水滴和沙粒等在高速气流作用下将对风扇和压气机叶片造成严重的冲蚀,海洋环境下发动机构件还将发生严重的腐蚀问题,采用抗冲刷涂层技术可以提高这些部件的使用寿命。