[发明专利]一种具有可磨耗封严涂层的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有可磨耗封严涂层的复合材料及其制备方法，制备方法包括如下过程：将用于制备可磨耗封严涂层的材料冷喷涂至基体表面，在基体表面形成冷喷涂涂层，对所述冷喷涂涂层表面采用激光冲击进行增强处理，在基体表面形成可磨耗封严涂层；以质量百分数计，所述用于制备可磨耗封严涂层的材料包括：50％～95％的微米铝合金粉体，0.1％～45％的亚微米陶瓷粉体，0.05％～10％的微米润滑相粉体。本发明采用冷喷涂方法在基体上制备可磨耗封严涂层，能够避免技术在制备封严涂层过程中的不足，并且制备的可磨耗封严涂层不仅可磨耗、还具有耐磨自润滑功能，其硬度达到了可磨耗封严涂层的要求。

技术领域

本发明涉及铝基合金复合涂层制备技术领域，尤其是考虑到复合涂层的耐磨自润滑性能以及其可磨耗的特点，具体是一种具有可磨耗封严涂层的复合材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪随着人们对出行高效化的需求日益增加，航空工业得到迅速发展。航空发动机作为飞机的心脏，各大航空公司对其性能要求越来越高，具体为大推力、高推重比，高工作效率、低油耗等等是现阶段航空发动机设计与制造的总体目标。当航空发动机的结构和材料一定时，发动机的整体气密性成为影响整机效率及油耗的关键因素。

研究表明航空发动机的转子与静子之间，转子叶片顶端与机匣间，转子前后断面与机匣间都存在着漏气损失，这会影响压气机的工作效率。

有数据显示航空发动机的涡轮，叶尖间隙与叶片长度比每增加1％发动机的油耗上升3％，而油耗占据一架飞机运营成本的53％。参照图2(a)和图2(b)，发动机在高速运行过程中由于装配，离心力，热膨胀等原因会使叶片之间产生一定的位移，所以叶片与机匣之间必须留有空隙，过大的间隙会使发动机效率降低，影响发动机的运行稳定性与安全性。为解决此类问题，目前采用可磨耗封严涂层减小发动机叶片尖端与机匣之间间隙，提高航空发动机的性能。

目前制备封严涂层的技术主要有超音速火焰喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂、等离子喷涂，但是此类技术在制备封严涂层过程中热源温度远高于原材料的熔化温度，涂层容易发生氧化、分解现象，且原料粉末粒子的飞行速度较低、扁平化效果较弱，导致涂层结构疏松、孔隙率高、结合强度低；对基体的热输入量大，基体易变形、开裂，严重影响发动机的服役寿命与服役安全。针对以上问题亟须提出一种新的封严涂层制备技术以满足现阶段航空发动机的服役要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有可磨耗封严涂层的复合材料及其制备方法，本发明采用冷喷涂方法在基体上制备可磨耗封严涂层，能够避免技术在制备封严涂层过程中的不足，并且制备的可磨耗封严涂层不仅可磨耗、还具有耐磨自润滑功能，其硬度达到了可磨耗封严涂层的要求。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有可磨耗封严涂层的复合材料的制备方法，包括如下过程：

将用于制备可磨耗封严涂层的材料冷喷涂至基体表面，在基体表面形成冷喷涂涂层，对所述冷喷涂涂层表面采用激光冲击进行增强处理，在基体表面形成可磨耗封严涂层；

以质量百分数计，所述用于制备可磨耗封严涂层的材料包括：50％～95％的微米铝合金粉体，0.1％～45％的亚微米陶瓷粉体，0.05％～10％的微米润滑相粉体。

优选的，冷喷涂过程中，载气压力为0.5～5MPa，喷涂距离为5～30mm，喷枪移动速度为10～60mm/s，喷涂温度为100～400℃。

优选的，对冷喷涂涂层表面采用激光冲击进行增强处理过程中，激光冲击参数如下：激光波长500nm～2000nm，脉冲宽度10ns～50ns，光斑直径3mm～15mm，光斑搭接率10％～70％，重复频率1Hz～10Hz。

优选的，还包括对基体的预处理过程，包括：