整机丨中科院金属所：航空发动机可磨耗封严涂层的性能和耐腐蚀性能研究

航空发动机整机涂层技术

发动机压气机叶片与机匣的间隙控制示意图

近期，中国科学院金属研究所材料腐蚀与防护中心腐蚀电化学课题组联合东北大学沈阳材料科学国家实验室和中山大学在可磨耗封严涂层腐蚀领域取得新进展。研究发现：在Al-BN封严涂层基础上以Cu代替部分Al制备的CuAl-Ni/C封严涂层，兼具优异的可磨耗性、抗冲蚀性及抗高温氧化性（图1）；由于涂层中CuAl中间相的存在，涂层的耐常温腐蚀能力显著提升（图1）。研究发现，在常温腐蚀的初期阶段，涂层中Cu元素发生活性溶解，且溶解速度高于Al元素，这一现象与Al元素的活性显著高于Cu元素的常规认知相悖。进一步，该团队利用第一性原理计算和分子动力学计算等方法（图2），在综合分析涂层各合金相中表面Cu、Al原子活性以及Cl-在各合金相表面的吸附和扩散能力的基础上，阐释了Cu溶解速度高于Al的根本原因源于CuAl中间相的优先腐蚀。