廣東省科學院召開航空發動機先進塗層技術聯合實驗室揭牌儀式

2021年1月上旬，廣東(dong) 省科學院新材料研究所舉(ju) 行了航空發動機先進塗層技術聯合實驗室揭牌儀(yi) 式和工作會(hui) 議。

中國航發南方工業(ye) 有限公司是我國經驗最豐(feng) 富、供應量最大的中小航空發動機生產(chan) 基地，省科學院新材料研究所擁有現代材料表麵工程技術國家工程實驗室等高層次技術研究平台和先進的塗層技術，30多年來，雙方合作密切，碩果累累。

此次聯合共建“航空發動機先進塗層技術聯合實驗室”，是雙方進一步深化合作、凝聚共識，共同應對航空產(chan) 業(ye) 外部製約和全新挑戰的創新實踐，旨在打造掌握係列先進塗層關(guan) 鍵技術的專(zhuan) 業(ye) 實驗室，促進航空發動機先進塗層技術達到國際先進水平，助推我國航空發動機事業(ye) 的創新發展。

航空發動機是一種高度複雜和精密的熱力機械，作為(wei) 飛機的心髒，不僅(jin) 是飛機飛行的動力，也是促進航空事業(ye) 發展的重要推動力，人類航空史上的每一次重要變革都與(yu) 航空發動機的技術進步密不可分。航空發動機包括渦輪噴氣/渦輪風扇發動機、渦輪軸/渦輪螺旋槳發動機、衝(chong) 壓式發動機和活塞式發動機等多種類型，不僅(jin) 作為(wei) 各種用途的軍(jun) 民用飛機、無人機和巡航導彈動力，而且利用航空發動機派生發展的燃氣輪機還被廣泛用於(yu) 地麵發電、船用動力、移動電站、天然氣和石油管線泵站等領域。

隨著航空發動機技術不斷發展和性能不斷提高，塗層技術作為(wei) 先進航空發動機必不可少的關(guan) 鍵技術在發動機中應用越來越廣泛，從(cong) 低溫端到高溫端，從(cong) 外部到內(nei) 部，各種塗層發揮著防護，密封，抗磨，抗衝(chong) 擊，減震，隔熱等作用，從(cong) 而提高發動機工作溫度，減少燃油消耗，提高發動機效率，延長熱端部件使用壽命，保障發動機安全可靠的工作。

塗層是塗料一次施塗所得到的固態連續膜，是為(wei) 了防護，絕緣，裝飾等目的，塗布於(yu) 金屬，織物，塑料等基體(ti) 上的塑料薄層。塗料可以為(wei) 氣態、液態、固態，通常根據需要噴塗的基質決(jue) 定塗料的種類和狀態。

發動機塗層，整台發動機，從(cong) 風扇到尾噴管的主要部件無不使用塗層。發動機塗層按用途分為(wei) 抗氧化耐腐蝕塗層、隔熱塗層、耐磨塗層和封嚴(yan) 塗層。

①抗氧化耐腐蝕塗層：早期發動機因工作時間短而高溫合金又含有足夠的鉻、本身能抗氧化，所以不施加塗層。然而，隨著發動機壽命的延長和溫度的提高，以及高溫鎳基合金中鉻含量降到原有的50%，已不能抵抗高溫氧化和熱腐蝕，需要塗層防護。高溫氧化和熱腐蝕是渦輪葉片損壞的主要原因，可使工作壽命縮短到300小時。塗覆塗層後高溫部件工作壽命可延長2～3倍。壓氣機轉子和靜子葉片使用含鋁磷(鉻)酸鹽塗層保護。燃燒室既可使用高溫搪瓷又可塗覆含鋁磷(鉻)酸鹽塗層。渦輪轉子和靜子葉片多用加有鉻、鈦、矽、釔等改性元素的鋁化物擴散塗層或擴散障塗層。加力燃燒室使用高溫搪瓷或陶瓷塗層。 發展中的金屬-鉻-鋁-釔包覆塗層的使用壽命比擴散塗層增加一倍以上，使用溫度達1100°C。這種塗層常與(yu) 氧化鋯基隔熱塗層組合使用，可降低溫度50～100°C。

②耐磨塗層：影響發動機壽命的另一個(ge) 因素是高溫磨損，包括撞擊磨損和微振磨損。爆炸噴塗或等離子噴塗碳化鎢-鈷、碳化鉻-鎳鉻塗層最為(wei) 有效。塗覆後，零件的耐磨損壽命可延長7～100倍，已在大型運輸機的發動機上廣泛使用。

③封嚴(yan) 塗層：塗覆在發動機氣流通道的間隙部分。渦輪的徑向間隙每增大0.13毫米，發動機單位耗油量約增加0.5%;反之，減少0.25毫米，渦輪效率提高1%。另外，減少壓氣機的徑向間隙還可以提高發動機的抗喘振能力，從(cong) 而改善飛行安全性。常用的封嚴(yan) 塗層要求硬度適中，既有強度又便於(yu) 刮削。滑石粉塗層和鎳-石墨塗層已獲應用。正在研製中的氧化鋯塗層能承受1300°C的高溫。

火箭發動機塗層，液體(ti) 火箭發動機一般采用再生冷卻，不需要塗層保護，但有時為(wei) 了增加溫降，在燃燒室內(nei) 壁噴塗氧化鋁或氧化鋯隔熱塗層。姿態控製火箭發動機多使用铌、鉬等難熔合金，必須有防氧化塗層的保護才能工作。

溫控塗層，航天器在太空的熱環境十分惡劣，背陽麵溫度可達-100°C，向陽麵可達+120°C左右。為(wei) 保證航天員的生命安全和儀(yi) 器設備的正常運轉，在航天器表麵塗敷溫控塗層可以平衡與(yu) 空間的熱交換，維持艙內(nei) 的正常溫度。已經獲得應用的溫控塗層有有機矽氧化鋅、矽酸鉀氧化鋯和氧化鋁塗層。