In den letzten Jahren wurde für Flugzeugstrukturkomponenten ein großer Anteil an Aluminiumlegierungen verwendet. Aufgrund rauer Umgebungsbedingungen und wechselnder oder stoßartiger Belastungen leiden Aluminiumlegierungskomponenten häufig unter Verschleiß, Korrosion und Rissen. Daher ist der Bedarf an neuen Technologien zur schnellen und effizienten Reparatur von Komponentenfehlern dringend. Verschiedene Sprühtechnologien haben sich bei der Reparatur von Flugzeugstrukturkomponenten als einzigartig erwiesen. Hochreine Aluminiumoxidkeramikpulver, mit seinen hervorragenden Eigenschaften, wird häufig in der Spritzreparaturtechnik eingesetzt. Es wird zur Reparatur typischer defekter Flugzeugkomponenten verwendet. Daher ist die Forschung zur Herstellung und Anwendung von hochwertigem Aluminiumoxidpulver von großer Bedeutung.
Die Reparaturtechnologie für hochreines Aluminiumoxidkeramikpulver basiert hauptsächlich auf verschiedenen Sprühverfahren. Die Sprühtechnologie (Oberflächenbehandlung) erzeugt spezielle Arbeitsoberflächen auf gängigen Materialien. Sie bietet Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Wärmedämmung, Leitfähigkeit, Oxidationsbeständigkeit, Schutz vor Mikrowellenstrahlung und Isolierung. Gängige Verfahren sind Kaltspritzen, thermisches Spritzen und andere, die bei der Reparatur bestimmter Flugzeugkomponenten einzigartige Vorteile bieten.
Kaltgasspritzen von Aluminiumoxid-Keramikpulver zur Reparatur struktureller Schäden an Flugzeugen
Die Kaltspritztechnologie bezeichnet ein Verfahren, bei dem Metallpartikel nicht schmelzen, sondern durch Druckluft über eine kritische Geschwindigkeit beschleunigt werden. Die Partikel verformen sich und lagern sich direkt auf der Substratoberfläche ab, wodurch eine Beschichtung entsteht.
Herkömmliche Erkältungsspraypulver enthalten eine Mischung aus Aluminium und Aluminiumoxidpulver, reines Aluminiumpulver und allgemeine Nickel-basierte Mischpulver (einschließlich Nickel und Aluminiumoxid).
Bei der Reparatur von Flugzeugteilen mit dem Aluminium-Aluminiumoxid-Mischpulver lässt es sich schnell auftragen. Nach der Reparatur ist die Haftfestigkeit zwischen Teil und Beschichtung gut (über 35 MPa), die Härte über 46 HB. Das Pulver ist zudem gut bearbeitbar und kann zur Reparatur von Stahl, Aluminium, Magnesium und deren Legierungen verwendet werden.
Thermisches Spritzen von Aluminiumoxidkeramikpulver zur Reparatur struktureller Schäden an Flugzeugen
Beim thermischen Spritzen werden hauptsächlich Wärmequellen wie Flammen, Lichtbögen und Plasma verwendet, um das Spritzmaterial zu erhitzen und in einen geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand zu bringen. Die Partikel werden dann beschleunigt und kollidieren mit dem Substrat, wodurch eine Beschichtung entsteht. Im Vergleich zu anderen Oberflächenbehandlungsverfahren bietet das thermische Spritzen eine größere Auswahl an spritzbaren Materialien. Die hohe Verschleißfestigkeit des thermischen Spritzens kann die Nachteile von Aluminiumlegierungen wie geringe Härte, geringe Verschleißfestigkeit und schnelles Versagen bei Beschädigung effektiv kompensieren.
Die Oxide (wie Aluminiumoxidkeramikpulver) und Nitride in thermischen Spritzbeschichtungen können die Härte der Beschichtung erhöhen und die Verschleißfestigkeit verbessern. Die Porosität der Beschichtung sorgt zudem für einen Schmierfilm und kann durch Verschleiß entstehenden Abrieb aufnehmen. Dies trägt zur Sauberkeit der Kontaktflächen bei und reduziert die Reibung.
Forschungsrichtung der Aluminiumoxidbeschichtung
Aluminiumoxid-Keramikbeschichtungen zeichnen sich durch hohe Härte, ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und chemische Stabilität aus und eignen sich daher für extreme Bedingungen wie Hochtemperaturverschleiß und Korrosion. Sie haben sich zu einem vielversprechenden Beschichtungsmaterial entwickelt. Allerdings sind Keramikbeschichtungen von Natur aus spröde und weisen einen signifikanten Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten im Vergleich zum Substratmetall auf. Unter hoher Belastung, bei Stößen oder Reibung neigen Keramikbeschichtungen zu Rissbildung, was ihre Leistungsfähigkeit einschränkt und ihre Lebensdauer verkürzt. Daher ist die Verbesserung der Zähigkeit von Keramikbeschichtungen ein zentraler Forschungsschwerpunkt im Bereich der Oberflächentechnik.
Um eine bessere Leistung zu erzielen, den Nutzungsanforderungen gerecht zu werden und die Lebensdauer der Beschichtung zu verlängern, werden Anstrengungen in drei Bereichen unternommen: Sprühpulver, Beschichtungszusammensetzung und Beschichtungsstruktur. Insbesondere werden Sprühpulver vom Mikrometer- zum Nanometerbereich verfeinert. Die Beschichtungszusammensetzung entwickelt sich von einphasiger Aluminiumoxid- zu mehrkomponentigen Verbundbeschichtungen. Die Beschichtungsstrukturen verschieben sich von einschichtigen Aluminiumoxid-Beschichtungen zu mehrschichtigen und Gradientenbeschichtungen. Dank der intensiven Forschung finden Aluminiumoxid-Beschichtungen heute breite Anwendung in vielen Bereichen.
Perspektiven von Aluminiumoxid-Keramikpulvern
Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technik steigen die Anforderungen an Pulverpartikelgröße, Reinheit, Gleichmäßigkeit, Dispergierbarkeit und Fließfähigkeit in der Sprühtechnik. Auch der Bedarf an ultrafeinem, hochreinem Aluminiumoxidpulver nimmt zu. Derzeit können inländische Pulver die Leistung importierter High-End-Pulver noch nicht erreichen. Daher ist die Untersuchung der Reparaturwirkung von Aluminiumoxid von großer Bedeutung. Keramikpulver Die Verwendung von Spritzmaterialien in verschiedenen Größen (Mikron, Submikrometer und Nanometer) ist von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus ist es wichtig, spezifische Forschung zu betreiben, um die Anforderungen an die Reparaturqualität verschiedener Strukturkomponenten zu erfüllen.
Episches Pulver
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