Abstract The objectives of this investigation were to characterize the friction and fretting wear behavior of coated inlet ring and spring clip components used in land-based gas turbines at elevated (500 °C) temperature. In order to achieve the objective, a novel high temperature fretting wear apparatus (HTFWA) was designed and developed to simulate the conditions existing in a gas turbine. Sections of actual inlet ring and spring clip were cut from a gas turbine and used in the test apparatus. The test apparatus was used to investigate fretting wear of APS sprayed Cr3C2–NiCr (25% wt.), HVOF sprayed Cr3C2–NiCr (25% wt.), HVOF sprayed T-800 and APS sprayed PS400 coated inlet rings against HVOF sprayed Cr3C2–NiCr (25% wt.) coated spring clip. Fretting wear experiments were conducted with normal loads up to 400 N at a fixed displacement amplitude of 0.5 mm and frequency of 5 Hz. A proximity probe was used for in-situ wear depth measurement at the spring clip and inlet ring contact pair. The results indicate that the combination of PS400 coating on inlet ring and HVOF Cr3C2–NiCr on spring clip wear the least as compared to other combinations in both running-in condition and under steady state regime. PS400 also demonstrated a 50% reduction in coefficient of friction as compared to other coatings at 500 °C. Further, a theoretical approach was developed to estimate the evolution of wear depth with sliding distance for a cylindrical contact configuration using Archard's wear law. The experimental and theoretical results were found to be in good agreement with each other.

中文翻译：

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陆基燃气轮机涂层弹簧夹和进气环微动磨损试验研究

摘要 本研究的目的是表征陆基燃气轮机中使用的涂层入口环和弹簧夹组件在升高 (500 °C) 温度下的摩擦和微动磨损行为。为了实现这一目标，设计并开发了一种新型高温微动磨损装置（HTFWA）来模拟燃气轮机中存在的条件。从燃气轮机上切下实际入口环和弹簧夹的部分并用于测试设备。该测试设备用于研究 APS 喷涂 Cr3C2-NiCr（25% wt.）、HVOF 喷涂 Cr3C2-NiCr（25% wt.）、HVOF 喷涂 T-800 和 APS 喷涂 PS400 涂层入口环对 HVOF 喷涂 Cr3C2 的微动磨损–NiCr (25% wt.) 涂层弹簧夹。微动磨损实验是在 0.5 毫米的固定位移幅度和 5 赫兹的频率下用高达 400 N 的法向载荷进行的。使用接近探针在弹簧夹和入口环接触对处进行原位磨损深度测量。结果表明，在磨合状态和稳态状态下，与其他组合相比，入口环上的 PS400 涂层和弹簧夹上的 HVOF Cr3C2-NiCr 涂层的磨损最小。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。5 毫米和 5 赫兹的频率。使用接近探针在弹簧夹和入口环接触对处进行原位磨损深度测量。结果表明，在磨合状态和稳态状态下，与其他组合相比，入口环上的 PS400 涂层和弹簧夹上的 HVOF Cr3C2-NiCr 涂层的磨损最小。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。5 毫米和 5 赫兹的频率。使用接近探针在弹簧夹和入口环接触对处进行原位磨损深度测量。结果表明，在磨合状态和稳态状态下，与其他组合相比，入口环上的 PS400 涂层和弹簧夹上的 HVOF Cr3C2-NiCr 涂层的磨损最小。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。结果表明，在磨合状态和稳态状态下，与其他组合相比，入口环上的 PS400 涂层和弹簧夹上的 HVOF Cr3C2-NiCr 涂层的磨损最小。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。结果表明，在磨合状态和稳态状态下，与其他组合相比，入口环上的 PS400 涂层和弹簧夹上的 HVOF Cr3C2-NiCr 涂层的磨损最小。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。在 500 °C 时，PS400 的摩擦系数也比其他涂层降低了 50%。此外，还开发了一种理论方法来使用 Archard 磨损定律估计圆柱形接触配置的磨损深度随滑动距离的演变。发现实验结果和理论结果相互吻合。