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20210302-航空发动机温度升高推力增加,与工艺和材料的发展密不可分

 

--转自两机动力控制

导读:因现代航空工业的迅猛发展,高温合金零部件对各种涂层的需求,同样在30多年工业发展中迅速发展。

 

涂层的演变同时还伴随着结构材料的发展。现如今,工程师和制造师有多种涂层沉积技术可供使用,能制备出黏结、扩散和粘扩散涂层,其中大多数都是由通用技术发展改进的,例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或热喷涂技术。


简单说下为什么高温合金表面需要加防护层,因合金表面有防护层后可大大提高合金的抗氧化和防腐蚀性能。比如当涂层长期暴露在氧化环境中容易发生性能退化,以至于失去高温防护等作用。


化学气相沉积的过程中将涡轮叶片置于甄内,并向甄内供应在外部反应器内生成的AlCl3+H2气体。AlCl3气体是在含有铝化物的受热生成器内与HCI发生反应后形成的。然后预热AlCl3+H2,在温度高达约1000℃时供应用到甄内。此种渗铝法能同时涂覆涡轮叶片的内外表面,尤其是冷却通道,该区域用其他涂覆方法就比较难处理。

除此之外,应用该工艺还可以调节冷却率,这对几种铸造高温合金热工作参数的计算至关重要。

而CVD工艺制备渗铝涂层的过程中,需要在高温环境下进行,最高可达1100°。同时,也对制备过程中的遮蔽产品提出了耐高温和无气体挥发的技术要求。


随着航空发动机中的合金要增强涡轮零部件尤其是动、静叶片和燃烧室的耐久性和不断提高合金最高承受温度,结合以上高温涂层的制备方法,可以通过应用防护涂层来实现对非需要渗铝的部位进行遮蔽保护,同时又因为遮蔽材料在高温炉中需承受高达1100°以上的高温,并且合金制备的过程中不能产生出其他种元素的气体,另外在制备前后涂敷叶片和去除都应较为便捷,可提高工作效率和涂层工艺的成功率。

 

大连义邦的高温遮蔽泥浆,最高可承受高温达1148°。只需在合金叶片表面进行遮蔽,涂覆遮蔽泥浆形成遮蔽涂层的方式,即可形成非常好的防渗效果,制备后不会出现烧结,且易去除。目前已在国内获得多种成功应用。

航空动力的重要性,诚如航空科学先驱、英国爵士乔治凯利所言:“全部问题是给一块平板提供动力,使之在空气中产生升力,并支持一定的重量。”