航空发动机热障涂层存在的问题及其发展方向

作者： 朱晨   于建海   郭亚飞   丁坤英   来源： 表面技术 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 热障涂层　　陶瓷层　　失效　　低热导率　　EBC   CMC  

描述： 热障涂层主要作用在发动机的热端部件,可以减少油耗,提高效率,延长热端部件使用寿命。热障涂层技术的高速发展使得航空发动机的性能得到了极大的提高,但是它在使用过程中存在着失效问题。主要对陶瓷面层存在的高温烧结、热生长氧化物生长应力、高温热腐蚀和界面应力失配四种问题进行了论述,并针对具体问题提出了解决方案。同时,对新型的低热导率热障涂层和应用在CMC基体上的热障涂层的研发情况进行了综述和展望。

“面向航空航天部件服役安全的表面处理技术”专题序言

作者： 李应红   来源： 表面技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊

描述： 航空航天高端装备制造是实现高水平科技自立自强，建设制造强国、航天航空强国的重要标志。航空航天关键部件暴露于高温、高压、重载、低温、高辐射等环境中，服役条件极端恶劣，易发生磨损、疲劳、腐蚀、老化、冲蚀、氧化等形式的失效，严重影响装备服役安全。由于服役损伤一般位于部件表面，在不改变部件材料和结构的前提下，先进表面处理技术是提高装备安全性及可靠性、延长使用寿命、

“面向航空航天部件服役安全的表面处理技术”专题序言

作者： 李应红   来源： 表面技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊

描述： 航空航天高端装备制造是实现高水平科技自立自强，建设制造强国、航天航空强国的重要标志。航空航天关键部件暴露于高温、高压、重载、低温、高辐射等环境中，服役条件极端恶劣，易发生磨损、疲劳、腐蚀、老化、冲蚀、氧化等形式的失效，严重影响装备服役安全。由于服役损伤一般位于部件表面，在不改变部件材料和结构的前提下，先进表面处理技术是提高装备安全性及可靠性、延长使用寿命、

航空渐开线花键微动磨损的仿真模拟研究

作者： 于司泰   兰惠清   蔡建斌   蔡智杰   来源： 表面技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 微动磨损   渐开线花键副   微动摩擦   接触压力   有限元法  

描述： 目的 针对航空渐开线花键微动磨损严重的工程问题，研究多种因素对花键副受力与微动磨损的影响及键齿间的差异。方法 建立以微动磨损机理为基础的渐开线花键副微动模型，通过对比工程检测数据验证了花键副微动模型的合理性，并采用不同的加载方式研究分析各载荷对直升机减速器花键副的影响，并对比分析微动幅值、动载系数以及不对中量对花键传动应力分布与微动磨损的影响。结果 转速载荷的效应均方值远大于转矩载荷的效应均方值。微动幅值为20～80μm，动载系数为1.0～1.5，轴向不对中量为-0.05～0.05 mm，键齿接触应力与磨损量随各因素的增大而增加。键齿啮合区近齿根处的接触压力与微动磨损量均最大。不同向的轴向不对中对齿间差异的影响不同，键齿6～9与键齿15～18受轴向不对中的影响最明显。结论 花键传动中，相较于传动扭矩，传动转速对应力的影响更显著。键齿啮合区近齿根处应力集中较为明显，微动磨损严重。随微动幅值、动载系数与不对中量的增加，微动磨损显著增大，花键副的对中特性能够减小不对中量的影响。键齿的不同啮合区域与键齿间均存在受力与磨损程度上的差异。

航空渐开线花键微动磨损的仿真模拟研究

作者： 于司泰   兰惠清   蔡建斌   蔡智杰   来源： 表面技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 微动磨损   渐开线花键副   微动摩擦   接触压力   有限元法  

描述： 目的 针对航空渐开线花键微动磨损严重的工程问题，研究多种因素对花键副受力与微动磨损的影响及键齿间的差异。方法 建立以微动磨损机理为基础的渐开线花键副微动模型，通过对比工程检测数据验证了花键副微动模型的合理性，并采用不同的加载方式研究分析各载荷对直升机减速器花键副的影响，并对比分析微动幅值、动载系数以及不对中量对花键传动应力分布与微动磨损的影响。结果 转速载荷的效应均方值远大于转矩载荷的效应均方值。微动幅值为20～80μm，动载系数为1.0～1.5，轴向不对中量为-0.05～0.05 mm，键齿接触应力与磨损量随各因素的增大而增加。键齿啮合区近齿根处的接触压力与微动磨损量均最大。不同向的轴向不对中对齿间差异的影响不同，键齿6～9与键齿15～18受轴向不对中的影响最明显。结论 花键传动中，相较于传动扭矩，传动转速对应力的影响更显著。键齿啮合区近齿根处应力集中较为明显，微动磨损严重。随微动幅值、动载系数与不对中量的增加，微动磨损显著增大，花键副的对中特性能够减小不对中量的影响。键齿的不同啮合区域与键齿间均存在受力与磨损程度上的差异。

“航空构件高服役表面加工技术”专题序言

作者： 黄云   肖贵坚   来源： 表面技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 加工技术  

描述： 表面的高质量、低损伤、抗疲劳等方面的理论与应用研究成果,反映一些热点问题和研究进展,为从事航空航天领域机械部件表面加工相关研究和技术人员提供集中交流的渠道和方式,特别希望通过技术创新融合和学科交叉,为航空航天关键部件表面加工技术提供新思路和方法。

磁力研磨法去除航空发动机涡轮轴内表面积碳的试验分析

作者： 徐会   康仁科   刘冬冬   陈燕   来源： 表面技术 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： AB胶   飞机外蒙皮   试验机测试改装   电缆  

描述： 目的解决航空发动机大尺寸涡轮轴内表面积碳去除的难题。方法运用SEM分析涡轮轴内壁积碳的表面形貌特征、成分组成,为积碳去除方法的确定和工艺研究奠定基础。针对涡轮轴的特殊材质和清洗要求,提出磁力研磨技术去除积碳的方法。通过Solidworks和Workbench软件分析研磨区域的磁感应强度和磨粒受力情况,搭建涡轮轴径向添加辅助磁极和数控机床复合的磁力研磨装置,选取平均粒径为185、250、375μm的磨粒,在工件转速分别为600、800、1000 r/min的条件下进行对比试验。结果在试验中,当磁性磨料粒径为250μm,工件转速为800 r/min,外部磁极与工件外壁的加工间隙为5 mm,研磨时间为60 min时,涡轮轴内表面积碳完全去除,表面粗糙度下降幅度大,研磨后表面粗糙度Ra为1.47μm。结论采用数控磁力研磨设备,可以有效去除航空发动机大尺寸涡轮轴内表面积碳,去除效率高,去除后涡轮轴内表面粗糙度Ra达到1.47μm,满足工件使用要求。

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

作者： 孙杨慧   陈勇   王少辉   侯乃先   孙建刚   来源： 表面技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 有毒物质   热裂解   碰磨机理   铝硅聚苯酯  

描述： 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。

航空TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究

作者： 刘彬   李晟   毛玉刚   李鹏飞   李亮亮   孟宪凯   王赛兰   吴嘉诚   来源： 表面技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 磨损机理   氧化磨损   TA15钛合金   高温性能   摩擦系数  

描述： 目的为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力，研究了TA15钛合金在室温～ 800℃不同温度下的摩擦磨损性能。方法是利用Rtec摩擦磨损试验机（Rtec，San Jose，USA）进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试，通过摩擦磨损性能测试、激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。结果在不同试验温度下，微观组织没有出现明显变化，主要为等轴α相和β相；不同温度下的摩擦系数波动不大，从室温的0.279下降到600℃的0.224，而800℃时由于表面严重氧化导致摩擦系数增加到0.309；在室温～ 400℃内试样表面磨痕不断变窄变浅，犁沟和磨屑不断减少，而到400℃以上磨痕逐渐变宽，比磨损率也大幅增加，且在600℃时的磨损量最大；在600℃时以氧化磨损为主，并伴随着磨粒磨损和粘着磨损，且表面磨痕形貌和宽度比较均匀；在800℃时磨损表面以粘着磨损和氧化磨损为主，并伴随着高温焊接的发生。结论TA15合金表面的O元素含量随温度升高而逐渐升高，并且氧化反应主要发生在β相内。随着试验温度的升高，TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。

航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状

作者： 贾宜委   王鹤峰   王宇迪   赵帅   昂康   来源： 表面技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 涂层结构   航空发动机   热障涂层   涂层材料   涂层失效形式  

描述： 热障涂层是一种可以有效保障航空发动机涡轮叶片正常工作，同时显著提高其工作效率和服役时间的表面防护技术。热障涂层的性能在很大程度上影响叶片的承温和抗腐蚀能力，进而间接影响航空发动机的服役性能。涂层性能主要受到其结构和材料两方面的影响。本文首先，介绍了涂层结构的优、缺点和研究进展，当前常见的结构形式有：双层结构、多层结构和梯度结构；其次，介绍了粘结层材料的研究进展；对陶瓷层材料的研究进展进行了详述，如YSZ的掺杂改性，A2B2O7型化合物，钙钛矿结构材料以及近年来兴起的几种高熵陶瓷材料，其中高熵陶瓷材料包括：高熵稀土钽酸盐、铝酸盐、锆/铪酸盐、磷酸盐、硅酸盐以及高熵稀土氧化物，分别从热导率、热膨胀系数、断裂韧性、热循环寿命和抗腐蚀能力等方面对其进行介绍；再次，概述了热障涂层常见的几种失效形式如：TGO失效、CMAS腐蚀以及高温烧结，并且对其发生机理进行简要的介绍；最后，展望了热障涂层未来的发展趋势和方向。