电弧离子镀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜热冲击性能研究

作者：何志良; 林松盛^*; 王迪; 石倩; 苏一凡; 汪云程; 吕亮; 刘若愚

来源：材料研究与应用, 2022, 16(05): 663-668.

DOI：10.20038/j.cnki.mra.2022.000501

• Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜
• 热冲击性能
• 抗砂粒冲蚀
• 钛合金
• 电弧离子镀

为进一步提升航空发动机压气机钛合金部件的服役性能，采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备抗砂粒冲蚀Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜。经不同温度热冲击试验后，利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计及砂粒冲蚀试验仪分析检测了多层膜的表截面形貌、硬度、结合强度和抗砂粒冲蚀性能等。结果表明：随热冲击温度的升高，多层膜的氧化程度逐级增加，当热冲击温度升至900℃后，多层膜已明显氧化和出现分层剥落；同样地，多层膜的显微硬度和结合强也随着热冲击温度的升高而降低，硬度由热冲击前的3658 HV降低至经900℃冲击后的1930 HV，结合强度则由热冲击前的HF1级降低至经900℃热冲击后的HF4级；在700℃以内，随着热冲击温度的升高多层膜的冲蚀速率上升缓慢，表明膜层的防护作用显著；而经900℃热冲击后，多层膜样品30和90°攻角下的冲蚀速率由冲击前的0.28、0.65μm·g-1分别增大至4.05、5.00μm·g-1，表明膜层已失去防护作用。因此，Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜在700℃以内具有冲蚀防护效果，而900℃热冲击后已无抗冲蚀防护性能。

• 单位
  广东省现代表面工程技术重点实验室; 中国航发南方工业有限公司; 广东省科学院