一种封严涂层可磨耗性测试和评价方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111855466A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010758604.8(22)申请日2020.07.31(71)申请人矿冶科技集团有限公司地址100160北京市丰台区南四环西路188号总部基地十八区23号楼申请人北矿新材科技有限公司(72)发明人于月光刘建明沈婕孙建刚章德铭张鑫刘通郭丹黄凌峰(74)专利代理机构中国贸促会专利商标事务所有限公司11038代理人赵剑峰(51)Int.Cl.G01N3/56(2006.01)G01B11/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种封严涂层可磨耗性测试和评价方法(57)摘要本发明涉及一种可磨耗涂层性能测试方法，包括：旋转安装有测试叶片的轮盘；控制侵入平台相对于测试叶片执行侵入运动，所述侵入平台上安装有凹向测试叶片的弧形可磨耗涂层，使测试叶片在弧形可磨耗涂层的凹面发生碰磨，在弧形可磨耗涂层的凹面上产生弧形磨痕面；采集测试叶片的旋转外径R1、弧形可磨耗涂层的曲率半径R2和弧形磨痕面的弦长L；根据R1、R2和L值计算磨痕深度。CN111855466ACN111855466A权利要求书1/1页1.一种基于碰磨试验的可磨耗涂层性能测试方法，包括：旋转安装有测试叶片的轮盘；控制侵入平台相对于测试叶片执行侵入运动，所述侵入平台上安装有凹向测试叶片的弧形可磨耗涂层，使测试叶片在弧形可磨耗涂层的凹面发生碰磨，在弧形可磨耗涂层的凹面上产生弧形磨痕面；采集测试叶片的旋转外径R1、弧形可磨耗涂层的曲率半径R2和弧形磨痕面的弦长L；根据以下公式计算磨痕深度I：2.根据权利要求1所述的测试方法，还包括采集碰磨之前和之后测试叶片的高度h1和h2。3.根据权利要求2所述的测试方法，还包括计算侵入深度比的步骤，根据以下公式计算侵入深度比当h2＜h1，当h2＞h1，4.根据权利要求3所述的测试方法，还包括根据侵入深度比判定涂层可磨耗性能的方法，具体包括：当h2＜h1，当侵入深度比小于第一阈值，则判定涂层可磨耗性能合格；当h2＞h1，当侵入深度比大于第二阈值，则判定涂层可磨耗性能合格。5.根据权利要求4所述的测试方法，还包括采集多个涂层的侵入深度比值，并对采集结果进行归一化处理。6.根据权利要求1所述的方法，其包括沿弧形磨痕的宽度方向选取多个不同位置的采样点，从各采样点采集磨痕的弦长，并计算平均值作为磨痕弦长。7.根据权利要求1所述的方法，其包括沿测试叶片的宽度方向选取多个不同位置的采样点，从各采样点采集叶片的高度，并计算平均值作为叶片高度。8.根据权利要求1所述的方法，测试温度范围为室温～1200℃。9.根据权利要求1所述的方法，测试叶片旋转叶尖线速度范围为100～520m/s。10.根据权利要求1所述的方法，其中，R2＞R1。2CN111855466A说明书1/6页一种封严涂层可磨耗性测试和评价方法技术领域[0001]本发明属于航空航天材料检测领域，具体涉及一种封严涂层可磨耗性测试和评价方法。背景技术[0002]封严可磨耗涂层在航空发动机及燃气轮机中广泛应用，其涂覆于与转子碰磨的静子部件上，通过涂层的主动牺牲磨耗实现转/静子最小间隙控制，有效提高发动机效率、降低油耗。封严涂层在高温高速下与转子叶片碰磨，涂层发生主动磨耗而不磨损或粘着转子叶片的特性称之为可磨耗性，准确评价封严涂层可磨耗性是本领域要解决的重要问题。[0003]对可磨耗涂层的高温高速碰磨试验，是指叶片试样装卡在可以高速旋转的轮盘外缘，涂层样品装卡在相对于轮盘可做前进和后退运动的平台上，涂层及叶片可以被加热，在轮盘以一定速度转动的情况下，平台带动涂层样品以一定速率向轮盘移动，实现叶片与涂层的高温高速碰磨。该试验中一般通过控制侵入速率和侵入时长来控制侵入深度，侵入速率一般采用步进电机控制，其精度满足试验要求；而侵入时长，需要准确获得碰磨零点才能实现准确控制。[0004]目前已有在实验室模拟航空发动机高速工况的方法，可对封严涂层与叶片等进行高速碰磨，但是如何对碰磨试验后的涂层进行表征，以准确评价其可磨耗性仍是一个难点。现有的表征方法如涂层磨痕形貌分析法、磨损重量法、磨损体积法和微观组织形貌分析法等方法，存在无法准确的定量、归一化处理、横向比较等问题。发明内容[0005]侵入深度比(也成为进给深度比)是评价封严涂层可磨耗性的关键指标，其定义为碰磨试验前后叶片高度变化值与侵入深度的比值，侵入深度比越接近于零，封严涂层可磨耗性越好。[0006]侵入深度通过以下的公式计算：[0007]当h2＜h1，侵入深度＝涂层磨痕深度+h1-h2；[0008]当h2＞h1，侵入深度＝涂层磨痕深度。[0009]其中，h1和h2为碰磨之前和之后测试叶片