环氧树脂改性对聚酰胺酰亚胺涂层 抗空蚀性能的影响

空蚀是局部高压和热引起的一种极端条件下的材料损伤现象，广泛存在于泵等过流部件中，严重制约着零部件服役寿 命。由于航空航天轻量化要求涉及的轻合金耐受温度较低，常在解决空蚀损伤的聚酰胺酰亚胺（PAI）中添加环氧树脂（EP） 以降低固化温度，然而这对空蚀性能的影响尚不清楚。针对该问题，分别制备纯 PAI 涂层（P-280）和不同含量 EP 改性的 PAI 涂层（P-200 和 P-170），通过加速空蚀试验对比研究样品的空蚀性能，采用 XPS、TGA、纳米压痕、SEM 等表征分析了样品 的力学和热学性能以及空蚀作用下的力 / 热响应行为和涂层空蚀前后的形貌，剖析损坏机理。结果表明，添加 EP 可使 PAI 的固化温度显著下降 80～110 ℃，但韧性由 P-280 的 8.21 mJ·m−3逐渐降低到 P-170 的 3.18 mJ·m−3 ，造成涂层在空化载荷 冲击下更易发生疲劳开裂。同时，添加 EP 后的 PAI 的热稳定性也明显劣化，空蚀 30 min 后，P-170、P-200 和 P-280 样品材料 失重 5%所对应的温度下降幅度约为 15.24%、14.82%和 9.05%，进一步加速涂层表面力学性能劣化及空蚀损坏。因此，P-200 和 P-170 在加速空蚀 30 min 后的质量损失分别为 1.7 和 3.6 mg，是 P-280 的 2.1 和 4.5 倍。综合考虑涂层的固化温度和耐空蚀性能， P-200 更适合在轻合金部件表面应用。探究不同涂层的综合性能与空蚀性能之间的关系为 PAI 涂层的研发提供了新思路。