非平衡合金粉體材料及涂層技術(shù)研究團隊以國家重大工程裝備需求和市場(chǎng)需求為導向，進(jìn)行熱噴涂材料和涂層的研發(fā)、中試和工業(yè)化生產(chǎn)，至今已有20余年的研究基礎，并于2006年在遼寧省政府支持下組建“遼寧省高性能熱噴涂涂層工程技術(shù)研究中心”。

本團隊研制的高性能功能涂層品種齊全，涵蓋了可磨耗封嚴、熱障、高溫潤滑、耐蝕耐磨、高發(fā)射率、抗高溫氧化涂層等。廣泛應用于航空、航天、地面重型燃氣輪機、大型透平壓縮機及超臨界火電機組等重要領(lǐng)域。涂層制備技術(shù)、工藝水平及涂層評價(jià)能力等方面得到德國西門(mén)子、瑞士ABB和意大利Baker Hughes等國際知名公司認可，獲得其合格供應商資質(zhì)。成果先后獲國家科技進(jìn)步二等獎、科學(xué)院科技進(jìn)步一等獎和遼寧省政府科技進(jìn)步一等獎。

目前實(shí)驗室擁有6臺熱噴涂設備，其中包括Praxair 7700超音速等離子噴涂、Praxair JP8000超音速火焰噴涂、Metco 9M大氣等離子噴涂及Metco 6P-II火焰噴涂設備。實(shí)驗室配有涂層專(zhuān)用檢測設備，包括萬(wàn)能拉伸機、表面洛氏硬度計、全自動(dòng)磨拋機、無(wú)損測厚儀、高溫熱處理爐等共計30余臺，可以開(kāi)展全面、深入的涂層研究。

圖1 熱噴涂設備

1. 長(cháng)壽命重型燃氣輪機熱障涂層

重型燃氣輪機是最高效的熱功轉換裝置，廣泛應用于發(fā)電領(lǐng)域，此外還可以為艦船等大型軍事裝備提供動(dòng)力。隨著(zhù)燃機的不斷發(fā)展，其燃氣進(jìn)口溫度不斷提高，熱端部件對熱障涂層技術(shù)的依賴(lài)也越來(lái)越顯著(zhù)。本課題組在重型燃機熱障涂層領(lǐng)域擁有近20年的研究基礎，從30MW（B級）燃氣輪機到300MW（F級）燃氣輪機，涂層技術(shù)廣泛應用于8種進(jìn)口型號和首個(gè)國產(chǎn)型號（R0110）的動(dòng)葉、靜葉、火焰筒、過(guò)渡段等熱端部件，涂層產(chǎn)品累計近20000余件，遍布國內26家燃機電廠(chǎng)。通過(guò)新材料和新工藝的不斷完善，涂層使用壽命從8000h提高到24000h以上。

圖2 不同型號燃機熱端部件噴涂后照片

2. 大型透平壓縮機可磨耗封嚴涂層

除常規的NiCrAl/硅藻土、Ni/石墨、NiAl/BN可磨耗封嚴涂層，自主研制AlSi/聚苯酯和AlSi/聚酰亞胺粉體材料，使用溫度涵蓋室溫至1000℃。先后應用于多個(gè)型號軍用發(fā)動(dòng)機以及十萬(wàn)空分等多種級別大型透平壓縮機。

圖3 大型透平壓縮機部件噴涂

3. 高性能耐蝕耐磨涂層

通過(guò)自動(dòng)噴涂一體化系統解決了異型零部件厚度均勻性問(wèn)題，所制備的高性能耐蝕耐磨涂層應用于渦輪增壓器葉片、噴嘴環(huán)等零部件，獲得瑞士ABB公司合格供應商資質(zhì)。

圖4 渦輪增壓器部件噴涂

4. 汽輪機可磨耗封嚴涂層國產(chǎn)化應用

自主研制NiCrFeAl·BN·SiO₂可磨耗封嚴涂層粉末與Metco 301NS對標，突破了國外在該領(lǐng)域對國內的技術(shù)封鎖；所制備涂層性能穩定，實(shí)現百萬(wàn)級超臨界火力發(fā)電機組通流位置封嚴涂層的國產(chǎn)化；目前NiCrFeAl·BN·SiO₂粉末及涂層技術(shù)已在多個(gè)型號火電機組得到批量化應用。

圖5 大型火電機組部件噴涂