喷丸处理对 IC6合金 NiCoCrAlY涂层 表面粗糙度的影响

IC6合金是在“863”计划资助下研制成功的一种定 向凝固Ni3Al基合金,是950~1100°C范围内工作的燃 气涡轮发动机导向叶片较理想的材料 [ 1 ] 。 IC6合金成 功应用于先进航空发动机的二级导向叶片 ,采用真空 多弧离子镀 NiCoCrAlY包覆涂层以提供足够的氧化抗 力[2] ,但 NiCoCrAlY涂层表面光洁度不如渗 Al涂层理 想 ,需加以改善 。喷丸处理在提高涂层的致密度 ,改善 抗氧化性能及表面粗糙度方面用途广泛[3,4]。因此,对IC6合金二导叶片在涂覆涂层 NiCoCrAlY后进行喷丸 处理试验 ,以期改善表面粗糙度。

1 实 验 方 法

喷丸试验共采用 5片叶片,分别编号 I1~I5。喷 丸采用 0. 25mm直径实心玻璃丸 ,丸粒浓度 30%。喷 丸在涂层真空扩散热处理后进行 ,采取的喷丸压力和 时间为 0. 2MPa/4min和 0. 4MPa/4min,喷丸后不再进 行 热 处 理 。 喷 丸 前 后 分 别 测 量 叶 盆 、叶 背 表 面 粗 糙 度 。采用扫描电镜分析喷丸后的涂层形貌 ,并与 N iC2oC rA lY原始态涂层进行比较 。 

2 试验结果与讨论

2. 1 喷丸处理对涂层表面粗糙度的影响 

各叶片喷丸前后叶盆 、叶背表面粗糙度示于表1。N iCoCrA lY原始态涂层板状试样的表面粗糙度 在 1. 57~2. 53mm之间。可见, 喷丸后涂层未发 生剥落 , 并且粗糙度得到显著改善 , 并且在大应力 条件下粗糙度降低更为明显 。因此采用喷丸压力和 时间分别为 014MPa, 4min的工艺参数又对 3片叶 片 ( I3~I5) 进行喷丸处理。可见 , 尽管叶片 I3~I5的表面粗糙度喷丸前都在 2μm以上, 甚至超过 3μm , 但喷丸后表面粗糙度都显著降低至 1. 6μm 以下 。这说明喷丸处理是降低涂层表面粗糙度的有效手段 。

2. 2 涂层喷丸前后的组织形貌

从 N iCoCrA lY涂层喷丸前后的表面形貌可见 ,原始态涂层表面为细小颗粒堆积组成 ,局部有较高 的突起 。这主要是因为涂层涂覆过程中 ,涂层是以 原子团的形式沉积在基体表面 ,形成高低不平的突 起 。 而 涂 层 经 喷 丸 处 理 后 表 面 非 常 平 整 、致 密 , 已 看 不到原始态表面所堆积的颗粒 ,这可能是原来表面 堆积的颗粒在喷丸作用下彼此焊合 ,并被打实 ,因此 涂层粗糙度得以改善 。

从 N iCoCrA lY涂层喷丸前后的截面形貌可见 , 原始态涂层表面有一定的起伏 ; 而喷丸处理后涂层 表面平坦 ,与基体结合紧密 ,厚度略减小 。这说明喷 丸过程中玻璃丸的撞击作用不但使涂层表面更加平 坦 ,而且减少涂层内疏松和孔隙等缺陷 ,使涂层更加 致密,因而涂层厚度略减小。文献 [3]也表明喷丸 处理使涂层密度提高 30%以上。此外 ,研究结果表 明 ,喷丸处理后 IC6合金基体组织正常 ,并且在进行1100°C/2h的热处理后未出现再结晶现象。

3 结 论

在涂层真空扩散处理后进行喷丸处理 ,采取喷 丸压力和时间分别为 0. 4MPa和 4min的工艺参数, 可 显 著 改 善 N iC o C rA l Y 涂 层 表 面 粗 糙 度 , 使 R a 降 至1. 6μm以下,并可提高涂层致密度。此外,喷丸处 理所引入的残余压应力没有引起基体 IC6 合金再结 晶。因此采取喷丸处理改善 IC6合金 NiCoCrAlY涂 层表面粗糙度是可行的 。