23 / 2021-03-18 09:45:39

基于激光冲击热-力耦合效应的冲蚀防护涂层清洗机理研究

TiN涂层；Ti6Al4V基体；激光清洗机理

美军自2007年开始，已经批准将TiN涂层应用于航空发动机压气机叶片表面以提高其在沙漠环境服役中的抗冲蚀性能。然而，目前缺乏针对压气机叶片上因受冲蚀而失效的TiN涂层的清洗研究。本文中，通过磁过滤阴极真空电弧离子镀设备（MFCVA）在Ti6Al4V合金上沉积TiN涂层，采用不同参数对TiN涂层进行激光清洗。通过分析涂层的形貌、成分，研究了清洗后TiN涂层的形貌变化，揭示了激光清洗TiN涂层的机理。结果表明，对于TiN–Ti6Al4V的组织结构，当激光平均功率密度为2.54 × 103 W/cm2时，涂层的清洗机理为热膨胀。当激光的平均功率密度增加到5.08 × 103 W/cm2 时，清洗机理是热膨胀并伴随着基板的热融化，同时，少量熔化的基板从裂纹中溢出。当激光的平均功率密度为5.08 × 103 W/cm2 且清洗次数增加一倍，同时清洗方向彼此垂直时，清洗机理为热膨胀和热熔融，基材和涂层均被熔融，从而显著提高TiN涂层清洗效果。