第十四届全国表面工程大会

92 / 2022-09-14 16:34:14

钛合金表面TiB2涂层与纯铝对摩的高温粘着磨损行为研究

二硼化钛,工业纯铝,粘着磨损,磨损机制

航空发动机压气机转子叶片与机匣发生意外刮擦时，机匣内表面铝基可磨耗封严涂层的使用可在保证发动机气路密封性能前提下，实现保护钛合金叶尖的目的。但铝基封严涂层易于大量粘着转移至叶尖表面，破坏发动机转子系统动平衡，危害发动机运行稳定性。采用磁控溅射工艺在钛合金表面制备与铝具有较强化学稳定性的TiB₂涂层，有望实现抑制铝基封严涂层的粘着转移目的。为重点考察TiB₂涂层抗铝粘着磨损能力，选择工业纯铝销替代Al基封严涂层作为对摩副。通过高温销-盘实验研究钛合金表面TiB₂与纯铝对摩的粘着磨损行为。实验结果表明TiB₂涂层可有效抑制铝的粘着转移并对钛合金基体实现良好保护。当温度为150 ℃时，TiB₂涂层表面形成硼酸润滑膜，降低摩擦系数，抑制铝销的磨损与粘着转移。进一步提高温度至300 ℃和450 ℃，硼酸润滑膜发生分解，且铝销软化涂抹增强，TiB₂涂层抗铝粘着磨损能力降低，但其表面铝粘着转移程度均明显低于钛合金基体。铝销向TiB₂涂层表面的塑性涂抹转移和铝销对涂层表面铝粘着转移层的剪切去除机制相互竞争，控制TiB₂涂层表面铝的粘着转移过程。温度为300℃条件下，提高滑动速度，铝销对TiB₂涂层表面铝粘着转移层的剪切去除能力增强，TiB₂涂层抗铝粘着磨损能力提高。