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碳化钨涂层用于飞机发动机部件增强

更新时间  2018-12-18 13:41:03 阅读

碳化钨材料具有高硬度、耐磨性、耐高温、耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、石油、冶金、机械等领域。在一般的工业应用中,我们称之为硬质合金涂层,通常以碳化钨/钴为原料,在镍或铁基材料表面进行超音速喷涂,形成保护层,从而可以增加其耐磨性。基质。使用寿命。原则上,这种类型的工艺的实施成本并不便宜,但与整个部件的损坏和整体更换成本相比节省的金额相当可观。在航空航天发动机研究和开发领域,表面增强涂层是最引人注目的技术之一。碳化钨是用于加强飞机部件涂层的重要基础材料。

随着高新技术的迅速发展,航空工业不断提出各种材料性能要求。金属陶瓷?实际上,航空提到的大多数金属陶瓷都是复合材料,而工艺部件是未知的。然而,它们中的大多数都添加了钨成分,例如负热膨胀材料锆钨酸盐、钨铝陶瓷,这些都有优点和缺点。不同,当然不是无所不能。回到我们的主题,现有的涂层工艺有超音速喷涂碳化钨、硬铬电镀、物理气相沉积碳化钨和爆炸性喷涂碳化钨。尽管这些应用在某些领域取得了成功,但它们也有其局限性。

在欧洲和美国最知名的航空航天制造商中,他们通常使用一种称为低温化学气相沉积(CVD)涂层的技术,这是一种沉积碳化钨喷涂的工艺,这被认为是实用和技术性的。并且可以显着延长飞机部件寿命的商业上可行的解决方案通常用于第三代战斗机的喷气发动机,例如台风、F16。

碳化钨涂层用于飞机发动机部件增强

使用CVD涂层技术的原因在于,在一般的硬质合金喷涂技术中,需要钴和钴作为碳化钨材料的粘结相,这可以改善材料的致密性,但是钴被减少。耐磨和耐腐蚀。CVD涂层技术可以在没有钴的情况下使用。它属于纳米结构的钨/碳化钨喷涂系列,其由低压气体介质的原子结晶形成。它是内表面上的无孔涂层和飞机部件的复杂形状,通过构造致密的钨和碳化钨部件的保护层,特别是对于不能使用喷涂技术的设计和复合物。几何。典型的CVD涂层应用包括车载燃油计量阀、推力推杆、销,衬套,轴承,挂钩,卡子,起落架,襟翼导轨和板条,套筒,杆,阀门,气动活塞和气缸。

与硬铬电镀相比,CVD碳化钨喷涂技术可以直接转换为最小的预涂部件设计变化,厚度(50μm至100μm)和硬度(800HV至1,200HV),上限超过电镀方法的最大硬度。这也是因为分散的碳化钨纳米颗粒赋予材料更高的硬度,并且可以将硬度控制并调节到800维氏硬度和1600维氏硬度的典型范围,这适用于不同的涂层类型。CVD涂层通常以50μm的厚度施加,结合高硬度和增强的韧性和延展性,改善的耐磨性和耐腐蚀性,并且耐受冲击和部件变形。欧洲和美国的工程师使用高频往复试验台来测试CVD碳化物涂层的耐磨性。使用镀硬铬的不锈钢板和CVD涂覆的钢板进行比较。镀硬铬的不锈钢板迅速达到临界1.0摩擦系数和65N负载,严重磨损且无法测试。具有CVD涂层的样品具有约0.2的干摩擦系数。即使在试验台的最大载荷下也没有观察到磨损。测试结果表明,CVD材料硬度比硬铬电镀涂层高13倍。同样,它的性能是超音速喷涂的3倍。

而且,低温化学气相沉积碳化钨喷涂技术可以省去对酸敏感的钴。因此,CVD碳化钨喷涂可抵抗更具侵蚀性的化学物质,并可用作腐蚀屏障。由于沉积机制,低温化学气相沉积碳化钨喷涂具有低孔隙率并且不需要密封。钨和碳化钨具有高耐化学性。在使用硬铬电镀方法、超音速喷涂的对比试验中,对涂有硬铬电镀、超音速喷涂和CVD涂层的低碳钢板进行480小时的中性盐雾试验,并且硬铬电镀样品严重腐蚀,因此在288小时。从测试中删除后。超音速喷涂涂覆的样品显示出严重的锈蚀并且涂层发泡,并且CVD样品仅显示轻微污染。

CVD碳化钨喷涂的另一个优点是它们对密封件,轴承和其他对应部件没有磨损质量。均匀的纳米结构使涂层均匀磨损,并保持甚至改善表面光洁度-即使在磨蚀性或腐蚀性环境中也是如此。对于液压执行器,旋转轴和轴承,涂层保持良好的表面,减少弹性体和PTFE密封件的磨损,防止漏油,并有助于减少飞机执行器和传动部件的维护要求。

简而言之,碳化钨喷涂技术在航空航天工业中非常普遍。无论是客机还是战斗机,都能有效解决航空设备的磨损,延长航空设备的使用寿命。


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