箔片空气轴承是采用弹性箔片作为支承元件并以周围空气作为润滑剂的一种动压轴承,工作时就不受温度和速度的限制,已成为目前先进无油透平技术的技术关键。然而,在起动和停车阶段由于轴的转速低,轴和箔片间磨损严重。因此,箔片空气轴承使用过程中必须采用润滑剂。传统的固体润滑剂,如石墨、MoS2、PTFE等,使用温度被限制在300℃左右,只能解决中低温环境下轴与箔片的磨损问题。可见,提供理想的高温润滑剂是保证箔片空气轴承在高温(650℃)高速(100,000r/min)透平机械上稳定运行的关键,是发展我国高温高速透平机械亟待解决的一项关键技术,但国内对高温固体自润滑涂层的研究报道还很少见。采用大气等离子喷涂技术制备高温固体自润滑涂层,在高温销盘摩擦磨损试验机上考察了该涂层的摩擦磨损性能,并探究了涂层摩擦磨损机理,以期为其应用提供理论依据。
(1)室温下,多角形BaF2/CaF2粉末与球形BaF2/CaF2粉末对应的复合涂层与GH4169间的摩擦系数分别为0.35±0.03,0.22±0.02磨损率分别为1.360×10-4mm3/N·m、1.122×10-4mm3/N·m。
(2)高温540℃下,多角形BaF2/CaF2粉末与球形BaF2/CaF2粉末对应的复合涂层与GH4169间的摩擦系数分别为0.62±0.05,0.43±0.02,磨损率分别为8.090×10-4mm3/N·m、7.286×10-4mm3/N·m。
(3)室温下,多角形BaF2/CaF2粉末对应的高温固体自润滑复合涂层的磨痕表面可以明显看出对偶件销的移动方向及涂层的严重磨损,且磨痕表面凸凹不平。球形BaF2/CaF2粉末对应的高温固体自润滑复合涂层在摩擦磨损实验后的磨痕表面上无明显的对偶件滑动方向,涂层磨损均匀。
(4)高温540℃下,多角形BaF2/CaF2粉末对应的高温固体自润滑复合涂层的磨痕表面磨损严重,出现严重的撕裂。球形BaF2/CaF2粉末对应的高温固体自润滑复合涂层的磨痕表面塑性流变更加明显且形成较为均匀的BaF2/CaF2润滑膜。

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