封严与减磨涂层

热喷涂封严与减磨涂层是应用于航空发动机、燃气轮机等高速旋转机械的关键功能涂层。其核心设计目标是在转子与静子之间实现有效密封或减少摩擦磨损。根据主要功能，这类涂层可分为两大类：可磨耗封严涂层与减磨耐磨涂层。

可磨耗封严涂层的设计理念是“牺牲涂层，保护部件”。这类涂层通常较软、具有一定孔隙率，并含有固体润滑相（如石墨、氮化硼、聚苯酯）。当高速旋转的叶片与涂层发生轻微接触时，涂层会被可控地刮削，从而形成极小的运行间隙，显著提升气路密封性和发动机效率，同时避免叶片损伤。典型的涂层体系包括：

聚苯酯-硅铝涂层：采用等离子喷涂制备，涂层硬度在HR15Y 55-65之间，表面粗糙度较高。它是一种有机-无机复合材料，其中聚苯酯提供良好的可磨性，硅铝作为支撑骨架，使其能在约340℃的中低温环境下工作，孔隙率仅约2%。

镍/石墨涂层：通常采用粉末火焰喷涂，并以镍/铝作为底层。根据石墨含量（12%或15%体积比）的不同，涂层硬度可在HR15Y 10-80的宽范围内调整。其高孔隙率（约25%）和石墨的润滑特性，使其成为480℃以下使用最经典的可磨耗涂层之一。

氮化硼-镍铬铝涂层：同样采用粉末火焰喷涂，含约25%的氮化硼。氮化硼作为优异的高温固体润滑剂，使该涂层最高使用温度可达815℃，适用于涡轮等高温段的封严，孔隙率同样约为25%。

多孔镍/铝涂层：通过特殊的粉末火焰喷涂工艺制备，其核心特性是形成高孔隙率的金属结构。这种孔隙结构本身提供了优异的可压缩和可磨耗性能，同时金属基体保证了良好的强度和导热性，最高使用温度约815℃。

减磨耐磨涂层则更侧重于在相对运动的配合面之间降低摩擦系数、提高耐磨性，而不仅仅是为了被刮削。这类涂层通常更硬、更致密。

例如镍铬/铝涂层，它是一种含铝6%的镍铬合金，采用粉末火焰喷涂，硬度达HRB 85，表面相对光滑。其设计目的是用于需要承受一定载荷并抵抗磨损的部件表面，实现减摩与抗磨损的功能，最高使用温度可达1040℃。

总结而言，封严与减磨涂层的选择是一个精密权衡的过程：追求极致的气密效率时，倾向于选择含润滑相、孔隙率高的可磨耗涂层；而在需要控制磨损、保证配合面长期稳定性的场合，则选择更硬、更致密的减磨耐磨涂层。喷涂工艺、硬度、孔隙率和粗糙度都是围绕这一核心目标进行协同设计的指标。

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