新型Cu基丝材涂层组织性能的研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年增刊 1 0 5 新型C u 基丝材涂层组织性能的研究 田玉亮，朱成才，陆在平，肖宁，许根国，杨哓刽 北京矿冶研究总院，北京，1 0 0 0 4 4 摘要鬟矮毫疆囔涂工艺裁务了一耱蕞璧懿C u 蒸涂瑟，嚣爱O M 、S E M 、X R D 、琰站、H R C 、热震等手裁疆 究了该篓豺、涂屡戆形貌缀级、稳组瘦、熔点、力学性能等。 关键词C u 基材料；电弧喷涂 中图分类碍T G l 7 4 ．4 文献标识码A 文意编号l 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 8 S 0 - - 0 1 0 5 - - 0 4 S t u d yo nM i c r o s t r u c t u r ea n dP r o p e r yo fC u 。B a s e dC o a t i n g T I A NY u - l i a n g ，Z H UC h e n g - c a i ，L UZ a i p i n g ，X I A ON i n g ，X UG e n - g u o ，Y A N GX i a o - j i a n B e i j i n gG e n e r a lI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t A nn e wC u - b a s e dc o a t i n gh a v eb e e np r e p a r e db ye l e c t r i carcs p r a y i n g ，a n dm i c r o s t r u c t u r e ，p h a s e c o m p o s i t i o n ，m e l t i n g ，m e c h a n i c a lp r o p e r t yh a v ea l s ob e e nt e s t e db ym e a n so fO M ，S E M ，X R D ，D S C ， H R C 。T h e r m a ls h o c k ． K e y w o r d s C u - b a s e dm a t e r i a l s ；E l e c t r i ca r cs p r a y i n g 航空工韭静迅速发展对航空发动机提出了越来 越高的要求。大推力、高效率、低油耗已成为发动机 设计和制造的总体目标。减小压气机、涡轮机叶尖 鸯枧匿之闻闯骧的气路封严技术就成为提高发动枕 佳能麴重要手段之一 q 】。靛空靛天事韭发展，发 动机某些封严部位对封严材料提比了较苛刻的要 求，为此北京矿冶研究总院研制了一种新型的C u 基封_ 严材料，本文对这种材料的特性进行了介绍。 l 实验材料及方法 试验材料用C u 基丝材，其盥径为1 ．6m m ，采 用电弧喷涂工艺，喷涂设备型号为D Z 4 0 0 ，基体材料 势零i 6 A 1 4 V ，喷蹶1 5 0 ～2 5 0m m ，空气匪力0 ．7 M P a ，电匝3 1V ，魄流1 7 0A 。基材壤粒度2 2 琶的 棕刚玉喷砂，喷射角度为4 5 。 。 2实验结果与分析 ， 2 ．1 丝耪澍备及缀织特征 作者简介田玉巍 1 9 7 9 ，男，山西人，Z 程师。硬士． C u 基丝材剃备采用如下工艺流程真空铸锭一 旋锻一拔丝。图1 显示的是丝材制备过程中的不同 状态。丝材制备过程中难点体现在锻制过程易开 裂，可熊原因是材料在浇注过程铸锭内部形成分布 毙较稀松瓣缩松，这些缩松虽然不是缀多，且菲常细 小，肉服不易观察到，但是在锻造过程中，引起了C u 基材料开裂。 图2 显示的是C u 纂材料铸态、锻态以及丝材 鳇光学缀织，可羧看篷，C u 基金金蒋态筑织墨典登 的枝晶状组织，枝晶闻以及枝晶杆无任何析出物；锻 态组织为等轴晶，晶粒内有黑色颗粒状物质存在，经 分析为污染物，即锻造过程中C u 基合金无新相形 成；丝耪缀织呈更缨小酶等辘晶组织。 匿3 为C u 基材瓣在铸态稻锻态的X R D 分析， 分析结粜显示该合金在铸态和锻态过程中只有C u 基固溶体存在，无新相析溅，这一结果与图2 中C u 基材料的组织分析相吻会。 万方数据 1 0 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年增刊 5 0 1 0 4 ．D 0 0 3 0 0 0 U2 0 0 0 l 1 x J 0 图2C u 基材料不同状态的光学组织 F i g ．2 O Mm i c r o s t r u c t u r eo fC u b a s e da l l o y 1 02 03 04 05 06 【I7 08 0 2 酣 。 图3C u 基材料铸态锻态的X R D 分析 F i g ．3 X R Da n a l y s eo fC u - b a s e da l l o ya td i f f e r e n rs i t u a t i o n 2 ．2 涂层组织特征和热处理态 、热震性能等力学性能。 为了研究该丝材的性能，采用电弧喷涂工艺在图4 ～5 分别为C u 基涂层材料的光学照片和 T i 基材喷涂该材料，涂层厚度分别为0 ．1 5I T t m 和 扫描照片，可以看出C u 基涂层结构呈波浪状，和大 0 ．3 5m m ，分别测试了涂层抗拉强度、硬度 喷涂态 多数涂层材料一致；结合处存在污染 见图5 箭头所 万方数据 有色金属 冶炼部分2 0 0 8 年增刊 1 0 7 示 ，污染物可熊必囔涂过程中形成酶氧纯物，邃臻 氧纯物被高速气流先子涂层材料吹积在基材上；涂 屡孔隙率低，约在2 ％左右。X R D 分析的结果显示 图6 涂层存在新相C u o ．8 。A o ．1 。析出，查看C u 与A 的二元裙图发现二者为无限匿溶体，但是该C u 基 材料为三元材辩朗C u 、A 、B ，B 与C u 也先露溶，由 予篷着涂层温度的降低，C u 基俸中的A 被B 取代， 多余A 析出形成了C u o 圳A o Ⅲ相，由于析出较少，分 布在涂胺中很难见到该相；此外，测试了新型涂层的 熔点，发现该涂层熔点大约为l1 2 0 C 左右 图7 。 图5C u 慕材料涂层S E M 组织 F i g ．5 S E Mm i c r o s t r u c t a r eo fC u - b a s e da l l o yc o a t i n g 2 0 1 。 图6C u 基涂层材料相分析 F i g ．6X R Da n a l y s eo fC u - b a s e da l l o yc o a t i n g T e r n p e r a t m - e ／。C 图7C u 基材料涂层差热分耩 F i g ．7 D S Co fC u - b a s e da l l o yc o a t i n g 下转1 3 8 页 万方数据 1 3 8 旃色金属 冶炼部分2 0 0 8 年增稍 企业内外部环境总是在发生变化，需黉企业不 断调整自已的挚子势以适应变化；企业知识产权战珞 实麓效果好环，需要通过定期考核秀瑟戳译德；将考核 评估结果反馈到企业决策申，才能及时修藏和完善， 充分发挥知识产权的巨大威力，为企业带来实实在 在的经济效益。 。参考支羧 [ 1 ] 国务院燕予印发国家知识产权战略纲要的通知[ L ] ． 中国政府网[ 2 0 0 8 0 6 一i 0 ] ．h t t p ／／w w w ．g o v ．c n ／ z w g k ／2 0 0 8 - - 0 6 - - l O ／c o n t e n U l 0 1 2 2 6 9 ．h t m 。 【2 3 蒋缓，絮谈产投繁莲[ 鹾j 。霓寨；黧谖产投密叛棱， 2 0 0 7 ． [ 3 ] 张乐。沈锡权．巾国标的最大知识产权案判决，民企告 倒世界电气巨头[ 0 乙] ．中国保护知识产权网[ 2 0 0 7 一0 9 3 0 ] 。h t t p ／／c a s e 。i p r , g o v ．c n ／i p r ／c a s e ／i n f o ／A r t i c l e ． j s p a 一∞ 1 2 5 8 1 7 ＆c o l _ n o 1 4 2 8 d i r 2 0 0 7 0 9 。 上接1 0 7 燹 2 ．3 浍屡缀织性襞 根据豳标测定了涂层的结合强度，涂屡厚度为 两个标准0 ．1 5m m 和0 ．3 5m m ，具体测定结果如表 l 所示。针对涂层的硬度测定了其喷涂态和热处理 态嚣耪 硬凌测定爵，涂层露度不低于lr a m ，结栗 见表l 。 表1C a 基涂层缩禽强度和洛氏硬度 T a b l e1B o n ds t r e n g t ha n dH R Co f C u - b a s e da l l o yc o a t i n g 结果晟示薄涂层结合强度略高，与相应的该材 料的等离子喷涂结合强度 3 0M P a 相比，电弧喷涂 懿结合强度逐是可以的，从熙6 也可以看淑电弧凌 涂的涂层岛基材中的污染较少，涂层与基糖结合是 比较致密的；喷涂态的涂屡H R C 为7 7 ，热处理态的 H R C 为6 2 ．2 ，对涂层进行热处瑗艉够髓显降低涂 甏的硬度。胃麓的缀医热处理麓缓解涂层中的热应 力，使基体得到软化；此外，涂屡在4 5 0 “ i 加热l o r a i n ，2 0 ℃水冷的条件做了抗热震试验，结果表明周 期循环6 0 次，涂屡光剥落现象，说嬲该涂层还是具 褰炎好薛抗蒸震缝簏。 3结论 新型C u 基涂层材料相组成为C u 基固溶体和 C u o 壤A o 瑚；涂层鑫0 。1 5m m 维含强度为2 8 。S M 溉，0 ．3 5m m 结合强度失2 1M P a ；喷涂态的涂瑟 H R C 为7 7 ，热处理态的H R C 为6 2 ．2 ；涂层抗热震 循环次数大于6 0 次。 参考文麸 [ 1 】易茂中，张先龙，胡奈赛，等．冲击铡前法评价封严涂滕 的可磨耗性[ J ] ．航空学报，1 9 9 9 ，2 0 3 2 4 9 ． [ 2 ] 张先龙，易茂中．典型中温封严涂艨的抗冲蚀性能[ J ] ． 裁王艺- 薪技拳薪设备，1 9 9 8 5 ；2 8 ． 万方数据