微纳级增材制造与多功能涂层防护及应用技术

本项目基于微纳米尺度增材制造技术开展涂层材料研发、涂层结构设计与调 控，根据装备服役工况条件，进行部件修复、再制造及防护涂层制备，经服役条 件下考核，在多种部件中成功应用，提高部件综合性能延长使用寿命，节约资源 能耗，一定程度上，实现了绿色再制造，具有较大的市场前景。 针对传统涂层设计及制备方法无法解决工件在复杂服役工况条件下短寿命、 低效率、高能耗等问题，本项目采用微纳米尺度增材制造技术，在涂层材料设计、 涂层结构优化设计的基础上，根据部件服役工况条件，提出进行部件防护层个性 化设计、多功能复合应用，从材料设计、结构优化、工艺协同三方面进行综合考 虑，解决传统涂层结构不合理，工况条件复杂而功能单一导致涂层性能不足，使 用寿命短等问题。例如通过结构设计，调控热障涂层中孔隙尺寸分布，在热障涂 层中引入纳米、微米、数十微米多尺度分布的孔隙结构，制备出了同时具备高隔 热性能和良好力学性能的多尺度孔隙结构热障涂层，综合提高部件的服役性能。 在微纳多尺度增材涂层研发基础上，项目团队先后开发出刹车盘用 WC-Co 增摩耐磨耐腐蚀涂层、缸盖气门座圈耐磨涂层及修复与再制造技术、钛合金球窝 锡青铜减摩耐磨涂层、单相高熵合金抗氧化涂层以及吸波、防腐、耐磨多功能涂 层，涂层制备技术成熟，涂层性能稳定，均已成功实现商业化应用，并且在后续 研发中，立足实际应用，革新设计理念，优化制备技术，推动行业发展。

关键技术： 1) 多尺度孔隙热障涂层制备技术； 2) 刹车盘用WC-Co增摩擦耐磨耐腐蚀涂层制备技术； —- 16 2 -— 3) 缸盖气门座圈强化、修复与再制造技术； 4) 钛合金传动球窝节锡青铜减摩擦耐磨涂层激光熔覆技术； 5) 单相高熵合金抗氧化涂层制备技术； 6) 吸波、防腐、耐磨多功能涂层制备技术； 技术指标： 1) 多尺度热障涂层热导率从 2.1W/(m•k)降低至0.7W/(m•k)； 2) 刹车盘 WC-Co 增摩耐磨耐腐蚀涂层，涂层磨损量降低 60%，寿命延长 至1.8倍； 3) 缸盖气门座圈修复，修复后座圈抗冲击磨损性提高 80%，服役寿命大幅 提高，为原来的2 倍。