【摘要】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)一個(gè)使用周期之后,其各零部件均存在不同程度磨損,有些甚至無(wú)法再滿足設(shè)計(jì)要求。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件普遍加工難度大且價(jià)格昂貴,直接報(bào)廢更換新件則會(huì)導(dǎo)致成本的增加。因此,近年來(lái)利用等離子噴涂及超音速火焰噴涂技術(shù)對(duì)零件磨損部分噴涂CuAl、NiAl、NiCrAl等涂層來(lái)進(jìn)行尺寸修復(fù)的相關(guān)研究已經(jīng)逐漸開展起來(lái)。在眾多尺寸修復(fù)的涂層中,NiCrFeMo涂層以其較高的強(qiáng)度、良好的韌性和耐腐蝕性,使用溫度可達(dá)到1000℃等優(yōu)異性能備受研究者的青睞。因此,本文以高溫合金GH4169為基體,在其表面進(jìn)行等離子噴涂NiCrFeMo涂層,首先對(duì)噴涂該涂層的可行性進(jìn)行了分析,隨后研究了噴涂前預(yù)處理工序及噴涂工序中相關(guān)參數(shù)對(duì)涂層組織、強(qiáng)度及硬度的影響,總結(jié)規(guī)律,優(yōu)化工藝參數(shù),并制定和完善工藝路線,以達(dá)到恢復(fù)基體原有尺寸和性能滿足設(shè)計(jì)和使用要求的目的。針對(duì)噴涂前的預(yù)處理工序,主要研究了磨料粒度、吹砂風(fēng)壓及吹砂距離對(duì)涂層性能影響。結(jié)果表明,磨料粒度越大,吹砂風(fēng)壓越高,吹砂距離越小時(shí)試片表面粗糙度越大,涂層結(jié)合強(qiáng)度越高。綜合實(shí)際生產(chǎn)考慮,采用36#、20#白剛玉砂進(jìn)行基體的吹砂,選擇0.2-0.3 MPa的吹砂風(fēng)壓及100-120 mm的吹砂距離能夠得到較高結(jié)合強(qiáng)度的涂層。針對(duì)噴涂工序,主要研究了送粉率、氬氣流量、噴涂距離對(duì)涂層的顯微組織及結(jié)合強(qiáng)度、彎曲性能、顯微硬度等性能的影響。結(jié)果表明,涂層結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度隨著送粉率的增大先增大后減小,當(dāng)送粉率為40 g/min時(shí),均取得最大值。此時(shí),涂層的顯微組織最佳,涂層中不含任何裂紋,氧化物分布均勻,孔隙率和未熔顆粒含量最小。氬氣流量為60 NLPM時(shí),涂層結(jié)合強(qiáng)度最高,顯微硬度最大,金相組織最佳,孔隙率小,未熔顆粒少,氧化物含量也最少。噴涂距離為100-120 mm時(shí),涂層的結(jié)合強(qiáng)度高,顯微硬度大,且致密度高,孔隙率低,氧化物較少。采用上述確定的最佳工藝參數(shù),對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)六級(jí)盤組合件進(jìn)行了等離子噴涂NiCrFeMo涂層,通過(guò)實(shí)際的工程化驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),等離子噴涂NiCrFeMo涂層能夠恢復(fù)基體原有尺寸和性能,從而再次滿足設(shè)計(jì)和使用要求。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文1.2 熱噴涂技術(shù)簡(jiǎn)介1.2.1 熱噴涂技術(shù)的原理及分類熱噴涂技術(shù)主要是通過(guò)產(chǎn)生的熱源對(duì)噴涂粉末進(jìn)行加熱，并使之達(dá)到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流或高速氣體使涂層材料高速撞擊到經(jīng)過(guò)與處理的基體表面，沉積形成涂層的工藝過(guò)程，如圖 1-1 所示[9]。

1.3 等離子噴涂技術(shù)等離子噴涂(Atmosphere Plasma Spray，APS)是熱噴涂中應(yīng)用范圍最為廣泛的技術(shù)之一，在瑞耐克公司推出后，歐美等國(guó)家對(duì)之進(jìn)行不斷完善，并領(lǐng)先其他國(guó)家實(shí)現(xiàn)了在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用[18]。等離子噴涂的基本原理是在一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極之間點(diǎn)火，產(chǎn)生高頻率電弧，氣體（如：氦氣、氫氣、氮?dú)饣蚱浠旌蠚怏w）流經(jīng)電極之間被電離，由此產(chǎn)生幾厘米長(zhǎng)的等離子火焰，等離子火焰中心溫度可高達(dá) 16000 K。噴涂材料從槍噴嘴外以粉末狀注入等離子火焰，被熔化，以一定的速度撞擊到經(jīng)過(guò)處理的零件表面形成的涂層[19]，根據(jù)零件工況需求，會(huì)選擇不同的噴涂粉末種類進(jìn)行噴涂，，進(jìn)而會(huì)獲得不同的性能噴涂層，如圖 1-4[25]。其眾多特點(diǎn)如下：（1）相比火焰噴涂、電弧噴涂熱源產(chǎn)生的焰流溫度低，等離子噴涂能夠?qū)⑷刍麄兯荒苋诨牟牧�，�?shí)現(xiàn)噴涂生產(chǎn)[20-22]。（2）采用等離子噴涂制備的涂層的結(jié)合強(qiáng)度高達(dá) 30-80 MPa[23]，遠(yuǎn)高于火焰噴涂、電弧噴涂等噴涂涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4;V263

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