Research on wear resistance coating of aircraft titanium alloy parts by cold spraying technology

Abstract

Titanium alloys are the main structural material of aerospace system component, about 75 % of titanium and titanium alloys are used in the aerospace industry, which have the advantages of low density, high specific strength and excellent corrosion resistance, However, its low wear resistance limits the further application of titanium alloy. Therefore, it is of great significance to the surface protection of titanium alloy. Surface coating technology can solve the problems of titanium alloy wear. Currently, there are many coating technologies to solve the problems of wear and corrosion, including the cold spraying(CS), high velocity oxy-fuel(HVOF), the thermo-chemical treatment, the gas phase deposition, the laser melted; the plasma spray coating, the double-plasma surface alloying technology, arc spray, etc, However, when thermal spraying is used to prepare anti-titanium fire coating, the tip of the blade is prone to overheating, thus affecting the performance of the blade. But cold spraying technology is due to the preparation of titanium alloy protective coating in solid state, and the coating has high bonding strength and good impact toughness, furthermore, it can deposit almost any powder materials, such as pure metals, including aluminum(Al), magnesium(Mg), t itanium(Ti), nickel(Ni), cobalt(Co) niobium(Nb), tantalum(Ta), Copper(Cu), tungsten (W), etc; nonmetal such as ce ramic, etc; Metallic alloys; composite coating, including Al Zn, Ti Al, Ni Al, Al Mg, Al SiC, Al Al 2 O 3 , Ti Ti6Al4V Al 2 O 3 , Ni Zn, Ni cBN , Ni Zn Al 2 O 3 , Ti Ta, Al Mg 17 Al 12 , Al FeSiBNbCu, WC Co, Cr 3 C 2 NiCr, etc. It can also directly sprayed mixed powder to pro duce wear resistant coatings, hence, it is widely used. At present, cold sprayed titanium alloy materials are mainly used in the field of substrate protection and repair, and the field of cold sprayed titanium alloy additive manufacturing that has appeared in recent years is still in the stage of process and basic theoretical exploration. In order to better understand the latest status of cold spray coating of titanium alloy , i in this paper, the wear resistance coating on aircraft titanium alloy parts by cold spraying technology was reviewed, produce wear resistance coating directly by cold spraying technology was analyzed.

Титанові сплави є основним структурним матеріалом компонента аерокосмічної системи, в аерокосмічній галузі використовується близько 75 % титанових та титанових сплавів, які мають переваги низької щільності, високої питомої міцності та відмінної стійкості до корозії, однак, її низькі межі зносостійкості подальше застосування сплаву титану. Тому він має велике значення для захисту поверхні титанового сплаву. Технологія поверхневого покриття може вирішити проблеми зносу титанових сплавів. В даний час існує безліч технологій нанесення покриттів, включаючи холодне напилення (CS), високошвидкісне оксигенне паливо (HVOF), термохімічну обробку, осадження газової фази, розплавлення лазера; покриття плазмовим розпиленням, технологія подвійного плазмового поверхневого легування, дугове розпилення тощо, але технологія холодного напилення обумовлена підготовкою захисного покриття з титанового сплаву в твердому стані, а покриття має високу міцність скріплення та хорошу ударну в'язкість. осаджують майже будь-які порошкові матеріали, такі як чисті метали, включаючи алюміній (Al), магній (Mg), титан (Ti), нікель (Ni), кобальт (Co), ніобій (Nb), тантал (Ta), мідь (Cu) , вольфрам (W) тощо; неметал, наприклад кераміка тощо; Металеві сплави; композитне покриття, включаючи Al-Zn, Ti-Al, Ni-Al, Al-Mg, Al-SiC, Al-Al2O3, Ti-Ti6Al4V-Al2O3, Ni-Zn, Ni-cBN, Ni-Zn-Al2O3, Ti-Ta, Al-Mg17Al12, Al-FeSiBNbCu, WC-Co, Cr3C2-NiCr тощо. Він також може безпосередньо розпорошувати змішаний порошок для отримання зносостійких покриттів, тому широко застосовується. В даний час матеріали з титанових сплавів в основному застосовуються в галузі захисту та ремонту підкладки, а сфера виготовлення добавок з титанового сплаву з холодним напиленням, що з'явилася в останні роки, ще знаходиться на стадії процесу та базових теоретичних розвідок, і не було жодних успішних випадків конструкцій деталей з аерокосмічного та аерокосмічного титанового сплаву, але титановий сплав має низьку зносостійкість поверхні, і це було дуже дорого, тому він потребує ремонту, такого як зношування, пошкодження ударами під час експлуатації. У цій роботі було розглянуто, покриття зносостійкості на деталях із сплаву літака з титанового металу методом холодного напилення, проаналізовано виробництво покриття зносостійкості безпосередньо методом холодного напилення.

Титановые сплавы являются основным конструкционным материалом компонента аэрокосмической системы, около 75 % титана и титановых сплавов используются в аэрокосмической промышленности, которые обладают преимуществами низкой плотности, высокой удельной прочности и отличной коррозионной стойкости, однако имеют низкие пределы износостойкости дальнейшее применение титанового сплава. Следовательно, это имеет большое значение для защиты поверхности титанового сплава. Технология покрытия поверхности может решить проблемы износа титановых сплавов. В настоящее время существует множество технологий нанесения покрытий, в том числе холодное распыление (CS), высокоскоростное кислородно-топливное (HVOF), термохимическая обработка, осаждение в газовой фазе, расплавленный лазер; покрытие плазменным напылением, технология двойного плазменного легирования поверхности, дуговое напыление и т. д., но технология холодного напыления обусловлена подготовкой защитного покрытия из титанового сплава в твердом состоянии, и покрытие имеет высокую прочность сцепления и хорошую ударную вязкость, оно может осаждают практически любые порошковые материалы, такие как чистые металлы, включающее алюминий (Al), магний (Mg), титан (Ti), никель (Ni), кобальт (Co), ниобий (Nb), тантал (Ta), медь (Cu), вольфрам (W) и т. д.; неметалл, такой как керамика и т. д.; Металлические сплавы; композитное покрытие, включающее Al-Zn, Ti-Al, Ni-Al, Al-Mg, Al-SiC, Al-Al2O3, Ti-Ti6Al4V-Al2O3, Ni-Zn, Ni-cBN, Ni-Zn-Al2O3, Ti-Ta, Al-Mg17Al12, Al-FeSiBNbCu, WC-Co, Cr3C2-NiCr и т. д. Он также может непосредственно распылять смешанный порошок для получения износостойких покрытий, поэтому он широко используется. В настоящее время материалы из титанового сплава с холодным напылением в основном используются в области защиты и ремонта подложки, а область производства присадок с холодным напылением из титанового сплава, появившаяся в последние годы, все еще находится на стадии процесса и базовых теоретических исследований, и не было успешных случаев использования аэрокосмических и аэрокосмических деталей из конструкционных титановых сплавов, но титановый сплав имеет низкую износостойкость поверхности, и это было очень дорого, поэтому он требует ремонта, такого как износ, ударное повреждение во время эксплуатации. В этой статье обзор было рассмотрено износостойкое покрытие деталей авиационного титанового сплава по технологии холодного распыления, проанализировано получение износостойкого покрытия непосредственно по технологии холодного распыления.