一种多功能发动机压气机叶片保护涂层及制备方法技术

本发明专利技术的一种多功能新型发动机压气机叶片保护涂层及制备方法属于功能膜材料制备的技术领域。利用磁控溅射技术在衬底上交替沉积大周期的TiAlN层和c‑Zr3N4层形成反射涂层，再交替沉积小周期的TiAlN层和c‑Zr3N4层形成超硬纳米层。本发明专利技术制备的样品在600～800℃具有超硬高韧、良好附着力、高红外反射、低热导率和优异环境适应性，适用于高推重比发动机压气机叶片的保护涂层，满足其对减振、热屏蔽、超硬高韧及高温和海水环境适应性的强烈要求，可有效延长压气机叶片使用寿命和保证发动机安全运行，具有重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能新型发动机压气机叶片保护涂层及制备方法
本专利技术属于功能膜材料制备的
，具体涉及到一种多功能一体化的新型发动机压气机叶片多层保护涂层的制备方法。
技术介绍
航空发动机工业很大程度上决定了一个国家的国防实力和航空工业的整体竞争力。压气机是航空发动机核心部件之一，其主要作用是提高进入燃烧室内空气的压力，使燃气做功效率更高，获得更高推重比。而压气机叶片常遭受空气中砂石、海水中盐粒等的冲蚀以及环境腐蚀，改变叶片形状尺寸和表面光洁度，从结构及航空动力学上降低发动机性能，增加油耗和大幅缩短发动机的服役寿命。硬质抗冲蚀防护涂层已成为延长压气机叶片使用寿命和保证发动机安全运行的最有效手段，受得了国内外的广泛关注。采用钛基复合材料制备压气机叶片，其厚度更薄、转速更快、温度更高，叶片由于与空气摩擦表面温度将达到600～800℃，这将达到钛合金的使用极限，因此也对保护涂层提出了更高的要求：1.中高温条件下具有优异的红热硬度、超硬高韧和良好附着力，增强抗冲蚀能力；2.减振设计，缓解叶片减重引起的高周疲劳失效；3.好的热屏蔽和低的热导率，降低基体钛合金的表面温度；4.优异的环境适应性(高热稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能新型发动机压气机叶片保护涂层，由大周期反射涂层和小周期超硬纳米层构成；所述的大周期反射涂层是由TiAlN层和c‑Zr3N4层交叠构成，总厚度为8～12μm，所述的大周期反射涂层中的每个TiAlN层的厚度为100～700nm，每个c‑Zr3N4层的厚度为100～700nm；所述的小周期超硬纳米层是由TiAlN层和c‑Zr3N4层交叠构成，总厚度为1～3μm，所述的小周期超硬纳米层中的每个TiAlN层的厚度为5～50nm，每个c‑Zr3N4层的厚度为5～50nm。

【技术特征摘要】
1.一种多功能新型发动机压气机叶片保护涂层，由大周期反射涂层和小周期超硬纳米层构成；所述的大周期反射涂层是由TiAlN层和c-Zr3N4层交叠构成，总厚度为8～12μm，所述的大周期反射涂层中的每个TiAlN层的厚度为100～700nm，每个c-Zr3N4层的厚度为100～700nm；所述的小周期超硬纳米层是由TiAlN层和c-Zr3N4层交叠构成，总厚度为1～3μm，所述的小周期超硬纳米层中的每个TiAlN层的厚度为5～50nm，每个c-Zr3N4层的厚度为5～50nm。2.一种权利要求1的多功能新型发动机压气机叶片保护涂层的制备方法，具体步骤为：步骤1：对衬底进行清洗，烘干备用；步骤2：将清洗、烘干后的衬底放入磁控溅射装置的真空腔体中，TiAl靶安装在A靶位，Zr靶安装在B靶位，调节沉积倾斜角至180°以下，对腔体抽真空至9×10-3Pa以下；步骤3：将衬底升温到0～800℃，通入氩气、氮气，设定溅射电源的电流，使衬底交替停留在A靶和B靶前，通过溅射在衬底上沉积由TiAlN层和c-Zr3N4层交替叠加的反射涂层，每个TiAlN层沉积厚度为100～700nm，每个c-Zr3N4层沉积厚度为100～700nm，所述的反射涂层总厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：文懋，张译丹，张侃，郑伟涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22