封严涂层被应用在涡轮发动机中，与高速旋转的叶片组成一对摩擦副，以保护涡轮发动机中的转子叶片，增加发动机的运行安全性，提高发动机效率，降低其油耗。封严涂层与叶片摩擦副体系的服役工况非常特殊复杂：高速刮擦（相对线速度达几百米每秒）；高温环境（温度最高达上千度）；无固定载荷的进给式位移加载；以及冲蚀、腐蚀等，属于特殊工况下的特殊摩擦学行为。针对这一工况，普通的摩擦磨损试验机所得结果参考价值有限，搭建模拟实际工况的高速高温刮擦磨损试验机是国际上的普遍做法。中国科学院金属研究所搭建了国内首台高速刮擦试验机，目前多次升级改造后的试验机线速度已达420 m/s，与发动机制造与设计部门开展了大量合作研究。本文针对目前压气机中大量应用的Al-hBN涂层出现粘附叶片的行为，开展了不同线速度与单次切入量下的刮擦试验，探讨了影响粘附行为的试验条件及粘附机理。发现：（1）高线速度和低单次切入量组合下，涂层材料向叶片转移严重。（2）高速时在高摩擦热作用下，涂层中的金属相Al发生熔化后凝固到叶片上。（3）粘附层与叶片间还存在一层过渡层，过渡层的主要物相为Al。

　　DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2014.10.001

高速高温刮擦试验机组成结构示意图

不同线速度和单次切入量下与Al-hBN涂层刮擦后叶片的高度变化 (a) 与重量变化 (b)

叶尖上Al-hBN涂层粘附层截面 (a) 与 未刮擦涂层截面 (b) 对比

与Al-hBN涂层刮擦后叶尖粘附层的FIB-TEM表征