航空发动机可磨耗涂层在不同碰磨场景下的有毒物质产生机理

【类型】期刊

【作者】孙杨慧 陈勇 王少辉 侯乃先 孙建刚  

【刊名】表面技术

【关键词】 有毒物质,热裂解,碰磨机理,铝硅聚苯酯

【摘要】目的 获得铝硅聚苯酯涂层在发动机不同碰磨条件下磨削物的尺寸、内部结构与其热分解特性的关系，进而揭示有毒气体产生的机理。方法 应用LS–DYNA软件计算压气机在不同运行工况下叶片的伸长量与伸长率，定义碰磨场景。应用等离子喷涂技术（APS）制备铝硅聚苯酯涂层，利用高温超高速可磨耗试验机模拟碰摩场景并开展碰摩试验。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）表征不同碰摩场景下磨削物颗粒的尺寸、形貌与成分。利用气相色谱–质谱连用仪对不同尺寸、形貌及内部结构的磨削物颗粒开展热分解试验，获得热分解规律及导致客舱引气污染的有害物质。结果 高转速（183 m/s）、低进给率（28μm/s）条件下，磨削物颗粒的平均尺寸约为30.8μm；高转速（183 m/s）、高进给率（257μm/s）条件下，磨削物颗粒的平均尺寸约为74μm；低转速（52 m/s）、低进给率（28μm/s）条件下，磨削物颗粒的平均尺寸约为101.8μm；低转速（52 m/s）、高进给率（257μm/s）条件下，磨削物颗粒的平均尺寸约为119.4μm。当涂层磨削物颗粒尺寸大于100μm时，在210℃附近未发生热解，仅在550℃附近有明显的热解反应；当涂层磨削物颗粒尺寸小于75μm时，在210、550℃附近都有明显的热解现象，且都会产生苯、甲苯等有害物质。结论 线速度基本一致的条件下，磨削物颗粒尺寸与进给率成正相关；进给率基本一致的条件下，磨削物颗粒尺寸与进给率成负相关。磨削物颗粒的热稳定性与颗粒的尺寸、内部结构相关。涂层在高转速下热效应明显，涂层骨架中的聚苯酯发生部分坍塌，内部结构遭到破坏，导致磨削物在低温下发生热解反应，且产生的有害物质会污染客舱引气。

【年份】2022

【作者单位】中国航发商用航空发动机有限责任公司;中国船舶集团有限公司第七一一研究所;矿冶科技集团有限公司;

【期号】06

【页码】248-254+290