多孔、多相、多层可磨耗封严涂层常温/高温交变环境下的腐蚀行为研究

In order to maintain the safety and stability of the aircraft engine, we will carry out fundamental research on the severe corrosion performances of abradable seal coating systems in the marine atmospheric environment even through it is difficult to work because of the complexity of structure and the variety of corrosion performance of the coating systems. Basing on the previous researches, we put focus on three kinds of corrosion behavior which play a key role in the anticorrosion ability of the coatings. For aluminum matrix abradable seal coating systems being used at 300-450°C, we will discuss about the galvanic corrosion behavior between the multilayers of the coatings at normal atmospheric temperature, and the pitting corrosion behavior of Al matrix aroused by the galvanic corrosion among the multilayer. For the copper matrix and nickel matrix abradable seal coating systems being used at 450-800°C, we intend to focus more on their oxidation behavior at high temperature when salt and water vapor coexist. Finally, we will study about the corrosion behavior of the abradble seal coating systems at an alternating temperature, which alternates between normal atmospheric temperature and high temperature. Data from experiments above together with theoretical analysis will allows us to figure out factors that can play crucial roles in the corrosion process and provide design criterion and security maintain technology. The research is of far-reaching significance for the economic development in South China Sea.

可磨耗封严涂层在海洋环境中的腐蚀问题严重威胁着航空发动机的稳定运行和安全服役，制约了我国南海经济开发战略的稳步实施；涂层结构的复杂性和腐蚀形式的多样性又增加了防腐研究的难度。本项目在前期研究工作基础上，通过模拟实验研究300-450°C服役的铝基可磨耗封严涂层在常温海洋环境中的层间电偶腐蚀以及由此引起的铝金属基的点蚀行为、450-800°C服役的铜基、镍基可磨耗封严涂层在盐水蒸气共存的海洋大气环境中的高温腐蚀行为以及上述涂层在常温/高温交变的模拟海洋环境中腐蚀行为这三大关键腐蚀问题，全面阐释可磨耗封严涂层在全寿命周期内腐蚀破坏的微观机制，明确决定涂层腐蚀失效的关键材料因素和环境因素，进而为我国建立自主完备的可磨耗封严涂层设计体系和维护手段、从根本上解决涂层的腐蚀问题提供必要的理论支撑和实验室依据。

可磨耗封严涂层在海洋环境中的腐蚀问题严重威胁着航空发动机的稳定运行和安全服役，制约了我国南海经济开发战略的稳步实施；涂层结构的复杂性和腐蚀形式的多样性又增加了防腐研究的难度。本项目通过模拟实验分别研究了300-450C服役的铝基可磨耗封严涂层在常温海洋环境中的层间电偶腐蚀以及由此引起的铝金属基的点蚀行为、450-800C服役的铜基、镍基可磨耗封严涂层在盐水蒸气共存的海洋大气环境中的高温腐蚀行为和在常温模拟海洋环境中的电化学腐蚀行为以及两者的相互作用。研究从负差数效应产生机制入手揭示了铝的点蚀行为特征，指出一旦出现点蚀，外加电位的增加只提高了点蚀坑的数量，不改变点蚀坑的溶解速度。研究不仅阐释了五十年来尚未澄清的负差数效应产生机制，而且依据所获机制可断定，调整涂层的整体成分结构使涂层的耦合电位落在铝的点蚀电位之下是避免铝基封严涂层发生点蚀的有效途径。项目组全面掌握了CuAl-NiC、NiCrAl-NiC封严涂层体系在停靠期间的腐蚀行为特点，发现CuAl-NiC涂层将会出现严重的腐蚀劣化，自身的缝隙腐蚀以及与CuAl-NiC表层间的电偶腐蚀使NiAl中间层的腐蚀速度提高了三个数量级，是涂层发生剥蚀失效的根本原因。项目首次揭示了现役CuAl-NiC和NiCrAl-NiC封严涂层在模拟海洋大气中飞行使役阶段的高温腐蚀规律，明确指出，封严涂层的润滑相和金属基相在上述环境中均发生严重的腐蚀破坏，石墨不适合在可磨耗封严涂层中作为自润滑相使用，飞行使役期间涂层的结构和成分改变致使NiCrAl-NiC涂层的总体耐蚀能力降低，但CuAl-NiC涂层体系却耐蚀氧化膜的形成致使涂层总体耐蚀能力大幅提升。项目全面阐释了可磨耗封严涂层在全寿命周期内腐蚀破坏的微观机制，明确了决定涂层腐蚀失效的关键材料因素和环境因素，提出了铝基涂层的日常维护手段，设计了具有高耐蚀能力的新型铝基、铜基和镍基封严涂层体系。