可磨耗封严涂层的结构特性对涂层工作性能和服役寿命有重要影响,但缺乏这方面的系统介绍。封严涂层主要用于航空发动机机匣—叶尖之间的间隙控制,提升机匣与叶尖之间的气密性,并作为牺牲涂层来保护叶片叶尖,防止在叶尖与机匣碰摩过程中发生“硬碰硬”的碰撞。综述了多层多孔结构、蜂窝-涂层复合结构和纳米结构三种结构形式的封严涂层及其相应制备技术。发现多层多孔结构目前仍然是封严涂层的主要应用结构,这种结构主要通过在喷涂过程中调控涂层孔隙,达到涂层可磨耗性、结构强度、抗氧化和耐腐蚀等多种性能的平衡。结合蜂窝结构封严与可磨耗封严涂层各自的优点,设计和制备出蜂窝—涂层复合结构封严,这种结构能够提升封严的结构强度和抗氧化性。随着纳米技术的发展,设计和制备出纳米结构封严涂层,相比传统可磨耗封严涂层,纳米结构封严涂层表现出更好的综合性能。最后,提出纳米结构、仿生结构可能成为未来航空发动机可磨耗封严涂层结构设计的发展趋势,而 3D 打印技术的日趋成熟将能够制备出更加多样化的涂层结构。研究结果对可磨耗封严涂层的结构设计、制备和实际应用具有参考意义。
等离子体改性由于效果持久、环境友好而备受关注,其中碳等离子体改性不仅具有轰击效应,同时还具有沉积效应, 然而碳等离子体对柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜改性研究较少。柔性 PET 薄膜在使用过程中常因磨损和降解等原因,其光学透过性能以及力学性能受到影响。研究不同碳等离子体轰击电流(0.5 A、1.0 A、1.5 A、2.0 A)对柔性 PET 薄膜结构及性能的影响。通过 FTIR、Raman 光谱、双光束扫描电子显微镜(FIB-SEM)、扫描探针显微镜(SPM)、接触角测量仪、UV-Vis、氙灯老化试验箱、多功能摩擦磨损试验机等分析手段对薄膜的表截面结构、润湿性能、透光性、耐老化性、耐磨防护性及柔性的变化进行表征,并分析其生长机理。结果表明:低电流(0.5 A)下碳等离子体主要起到轰击效应,使得 PET 薄膜表面有机碳质结构发生断裂重排,样品透光率与基底相比仅下降 0.439%,同时该电流下制得的样品具有疏水性、耐老化性及韧性。而高电流下制得的样品的硬度显著提升,具有良好的耐磨性能,表面薄膜在弯曲过程中因应力的释放出现裂纹,但薄膜并未剥落。非晶碳薄膜与柔性 PET 薄膜具有良好结合力。通过碳等离子体诱导法生长的非晶碳薄膜可以有效延缓柔性 PET 薄膜在使用过程中的降解并提高其力学性能。
Si 含量对 Fe 基合金高温耐磨性能影响机理研究已有很多,但尚缺乏 Si 含量对 Fe 基涂层高温耐磨性能的研究。采用激光熔覆技术制备不同 Si 含量(5 wt.%、10 wt.%、15 wt.%)的 FeCrSixNiCoC 涂层,在温度为 500 ℃和载荷 200 N 的条件下, 测试 FeCrSixNiCoC 涂层高温耐磨性能。结合 X 射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析涂层显微组织、相组成和磨损机理。结果表明:随着 Si 含量增加,涂层中 γ-Fe 相(Si 以固溶方式存在于 γ-Fe 相中)向金属硅化物 Fe3Si 相转变,显微组织也由树枝晶向等轴晶转变,涂层硬度由 312 ± 21.7 HV0.5 增加至 588 ± 31.3HV0.5。在温度 500 ℃和载荷 200 N 下的摩擦磨损试验中,Si 含量为 10%的涂层磨损率最低,高温耐磨性能最好,其磨损机理主要为黏着磨损和氧化磨损。通过优化 Fe 基合金中 Si 含量得到耐磨性能良好的涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的技术支持。