FCC/FCC-Strukturkompatibilität Ermöglicht Synergetische Schmierung, Verschleißschutz und Kavitationserosion der Al10Cr28Co28Ni34/Ag-Verbundbeschichtung in Flugzeugkerosin

KNOXVILLE, TN, 13. Oktober 2026 /24-7PressRelease/ -- Diese Studie nutzt die Vorteile FCC-strukturierter metallischer Legierungen hinsichtlich der Energieabsorption während plastischer Verformung und der geringen scherinduzierten Reibungsreduktion. Eine neuartige Al10Cr28Co28Ni34/Ag-Hochentropielegierungs-Verbundbeschichtung wurde mittels Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) entwickelt und hergestellt. Da beide konstituierenden Phasen eine FCC-Struktur aufweisen, zeigt die Beschichtung ähnliche Reaktionsverhalten, wenn sie äußeren Kräften wie Reibung und Stoß ausgesetzt wird. In Kombination mit dem Roll effekt von kugelförmigen Partikeln, die in situ an der Reibungsgrenzfläche gebildet werden, erreicht die Beschichtung eine hervorragende synergistische Schmierung, Verschleißfestigkeit und Kavitationserrosionsschutz in niedrigviskosem Flugzeugkerosin: ein Reibungskoeffizient unter 0,1, eine Verschleißrate nahe Null und eine Kavitationserosions-Massenverlustrate von weniger als 0,1 mg/h. Diese Ergebnisse bieten eine neue Perspektive für die Bewältigung der gemeinsamen Herausforderung von kombiniertem Verschleiß- und Kavitationserrosionsschaden in Reibpaarungen von Flugtriebwerk-Kraftstoffpumpen. Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in "Tribology Advances" unter dem Titel "FCC/FCC structural compatibility enabling synergistic lubrication, anti-wear and cavitation erosion of Al10Cr28Co28Ni34/Ag composite coating in aviation kerosene" veröffentlicht.

Hintergrund

Als das "Herz" eines Flugtriebwerks beeinflussen Leistung und Zuverlässigkeit der Kraftstoffpumpe direkt die Flugsicherheit. Das Axiallager ist eine kritische Stützkomponente im Inneren der Pumpe, die die von den Zahnrädern über Stirnflächenkontakt übertragene Axiallast trägt, die Positioniergenauigkeit aufrechterhält und eine Abdichtung bietet. Flugzeugkerosin hat eine extrem niedrige Viskosität, wodurch es schwierig ist, bei Hochgeschwindigkeitsrotation einen kontinuierlichen und stabilen Ölfilm an der Kontaktgrenzfläche zwischen Lager und Zahnrädern zu bilden. Dies führt nicht nur leicht zu Schmierungsversagen und Lagerverschleiß, sondern begünstigt auch Kavitation, verursacht Kavitationserrosionsschäden und beeinträchtigt letztendlich die Kraftstoffförder effizienz.

Obwohl bestehende Beschichtungsmaterialien, repräsentiert durch gebundene Festschmierstoffe (BSLCs), das Problem des Verschleißes unter ölarmen Bedingungen lösen können, ist es schwierig, gleichzeitig Kavitationserrosionsschutz zu bieten. Die Hauptschwierigkeiten liegen in: I) die Matrixphase traditioneller Beschichtungen, wie organische Harze, hat unzureichende Festigkeit und schlechte Hitzebeständigkeit, wodurch sie unter der kombinierten Wirkung intensiver Stoßbelastungen und der durch Blasenkollaps erzeugten Kavitationswärme anfällig für Bruchversagen ist; II) die erhebliche Eigenschaftsfehlanpassung zwischen der Matrixphase und der Schmierphase führt zu inkompatiblen Verformungsverhalten unter äußeren Kräften, was Rissbildung an Phasengrenzen verursacht und die selektive Entfernung von Schmierstofffüllstoffen beschleunigt; III) herkömmliche Materialien, die als Beschichtungsmatrixphase verwendet werden, finden es schwierig, ein Gleichgewicht zwischen Reibungsreduktion, Verschleißfestigkeit und Kavitationserosionsbeständigkeit zu erreichen.

Durch eine Literaturrecherche zu metallischen Materialien, die gute Schmiereigenschaften und Kavitationserosionsbeständigkeit aufweisen, fanden wir heraus, dass die meisten von ihnen überwiegend FCC-strukturiert sind, einschließlich Festschmierstoffe (z. B. Au, Ag, Cu) und kavitationserosionsbeständige Legierungen wie Aluminiumbronze, Nickel-Aluminiumbronze und die Al10Cr28Co28Ni34-Hochentropielegierung (HEA). Dies ist wahrscheinlich auf die zahlreichen Gleitsysteme in FCC-Strukturen zurückzuführen, die das Gleiten unter Scherkräften fördern und größere Verformungen unter Stoßbelastung aufnehmen, wodurch Reibung reduziert bzw. Stoßenergie dissipiert wird. Aufgrund der vier Kerneffekte besitzt die Al10Cr28Co28Ni34-HEA nicht nur die FCC-Metallen innewohnende hohe Kaltverfestigungsfähigkeit, sondern weist auch eine wesentlich höhere Festigkeit als herkömmliche FCC-Gegenstücke auf. Dies ermöglicht es, durch Laststoß verursachte Verformung innerhalb eines bestimmten Bereichs zu begrenzen, was zu einer außergewöhnlich hervorragenden Kavitationserosionsbeständigkeit führt. Inspiriert davon schlägt die vorliegende Arbeit (doi: https://doi.org/10.3724/trad-20260019) einen Forschungsansatz vor, der die strukturelle Kompatibilität zwischen der Al10Cr28Co28Ni34-HEA und Ag nutzt, um eine Verbundbeschichtung zu entwerfen und herzustellen, die Schmierung, Verschleißfestigkeit und Kavitationserrosionsschutz integriert, mit dem Ziel, den kombinierten Schaden durch Verschleiß und Kavitationserosion in Reibpaarungen von Kraftstoffpumpen effektiver zu bewältigen.

Highlights

Vorgeschlagenes FCC/FCC-strukturkompatibles Design zur Reduzierung von Kavitationserosion und Verschleiß

Koordinierte Strukturreaktion auf Kräfte ergibt gleichmäßige bis ermüdungsbeständige Beschichtung

Lasttragfähigkeit der HEA und niedrig scherkraftbildende Film von Ag löst ölarme Schmierung

Bildung kugelförmiger Partikel und Roll-Gleit-Mechanismus wurden nachgewiesen

Erreichen von nahezu verschleißfreier und langfristiger Kavitationserosionsbeständigkeit in einer Beschichtung

Referenzen
DOI
10.3724/trad-20260019

URL der Originalquelle
https://doi.org/10.3724/trad-20260019

Förderinformation
Diese Forschung wurde finanziell unterstützt durch das National Science and Technology Major Project (Grant Nr. J2022-VI-0006-0037), die National Natural Science Foundation of China, China (Grant Nr. 52175200), das Strategic Priority Research Program der Chinese Academy of Sciences, China (Grant Nr. XDB0470102), die Youth Innovation Promotion Association der Chinese Academy of Sciences, China (Grant Nr. 2020416) und das Longyuan Youth Talent Project. Die Autoren danken den Gutachtern für ihre hilfreichen Kommentare.

Über Tribology Advances
Tribology Advances soll als führende Plattform für Wissenschaftler, Ingenieure und Forscher weltweit dienen, um bahnbrechende Entdeckungen zu verbreiten und den globalen akademischen Austausch zu fördern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die folgenden Themen: Schmierstoffe, tribologische Auslegung und Berechnung, Oberflächen-/Grenzflächenengineering, Mikro-/Nanotribologie, industrielle Tribologie und Grenzgebiete der Tribologie usw.

Chuanlink Innovations, wo revolutionäre Ideen ihr wahres Potenzial entfalten. Unser Name, verwurzelt im Wesen von Übertragung und Verbindung, spiegelt unser Engagement wider, Innovation zu fördern und den Weg von Ideen von der Entstehung bis zur Verwirklichung zu erleichtern.

Verwandter Link:
http://chuanlink-innovations.com

Haftungsausschluss: Diese Übersetzung wurde automatisch von NewsRamp™ für 24-7 Press Release (gemeinsam als "DIE UNTERNEHMEN" bezeichnet) mit öffentlich zugänglichen generativen KI-Plattformen erstellt. DIE UNTERNEHMEN garantieren nicht die Genauigkeit oder Vollständigkeit dieser Übersetzung und haften nicht für Fehler, Auslassungen oder Ungenauigkeiten. Die Nutzung dieser Übersetzung erfolgt auf eigenes Risiko. DIE UNTERNEHMEN haften nicht für Schäden oder Verluste, die aus solcher Nutzung entstehen. Die offizielle und maßgebliche Version dieser Pressemitteilung ist die englische Version.