TY - JOUR

T1 - ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ТЕПЛОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

AU - Гузанов, Борис Николаевич

AU - Пугачева, Наталия Борисовна

AU - Алексеев, В. Д.

AU - Слукин, Евгений Юрьевич

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Показано, что достижение только высокой жаро- и коррозионной стойкости разработанных многокомпонентных металлических композиций и керамических материалов становится недостаточно для обеспечения требуемых защитных свойств лопаточного аппарата современных газотурбинных установок. Весьма важными стали считаться проблемы согласования слоев в многослойных покрытиях по значениям КТР, диффузионному взаимодействию и другим эксплуатационным характеристикам. Систематические многолетние исследования позволили определить, что для этих целей наиболее приемлемыми являются составы, кристаллизующиеся с образованием эвтектических структур на основе никеля и/или кобальта, в которых за счет изменения содержания и концентрации легирующих элементов удается получать различное сочетание пластичности, сопротивления термической усталости в условиях циклического окисления и газовой коррозии. Наилучшие результаты были получены в случае применения разработанной композиции состава Ni-22Cr-16Al-1Y, напыляемой плазменным методом с использованием гранулированного конгломерированного порошка, подготовленного по специально разработанной технологии. Для преодоления недостатков плазменного покрытия, в первую очередь невысокой термической стабильности при повышенных температурах, было предложено наносить барьерный слой на границу сплав-плазменное покрытие в виде термодиффузионной алюмосилицидной прослойки составом 28Al-2Si-1P3M. В качестве теплозащитного поверхностного слоя было выбрано напыляемое керамическое покрытие составом (ZrO2 + 8%Y2O3). В результате было разработано комбинированное трехслойное теплостойкое покрытие, которое наносили последовательно с использованием различных технологий. Первый термодиффузионный слой толщиной 40-55 мкм расположен на границе со сплавом основы и обеспечивает высокую жаро- и коррозионную стойкость, а также диффузионную стабильность всего покрытия в целом. Второй плазменный металлический слой толщиной 110-115 мкм обеспечивает высокую термостойкость покрытия и хорошую адгезию керамического внешнего слоя к металлической поверхности. Третий внешний керамический слой толщиной около 50 мкм является теплозащитным и предохраняет поверхность лопатки от перегрева. Проведенные комплексные лабораторные, стендовые и натурные испытания на лопатках в составе изделия позволили внедрить регламент и разработанный техпроцесс в серийное производство.

AB - Показано, что достижение только высокой жаро- и коррозионной стойкости разработанных многокомпонентных металлических композиций и керамических материалов становится недостаточно для обеспечения требуемых защитных свойств лопаточного аппарата современных газотурбинных установок. Весьма важными стали считаться проблемы согласования слоев в многослойных покрытиях по значениям КТР, диффузионному взаимодействию и другим эксплуатационным характеристикам. Систематические многолетние исследования позволили определить, что для этих целей наиболее приемлемыми являются составы, кристаллизующиеся с образованием эвтектических структур на основе никеля и/или кобальта, в которых за счет изменения содержания и концентрации легирующих элементов удается получать различное сочетание пластичности, сопротивления термической усталости в условиях циклического окисления и газовой коррозии. Наилучшие результаты были получены в случае применения разработанной композиции состава Ni-22Cr-16Al-1Y, напыляемой плазменным методом с использованием гранулированного конгломерированного порошка, подготовленного по специально разработанной технологии. Для преодоления недостатков плазменного покрытия, в первую очередь невысокой термической стабильности при повышенных температурах, было предложено наносить барьерный слой на границу сплав-плазменное покрытие в виде термодиффузионной алюмосилицидной прослойки составом 28Al-2Si-1P3M. В качестве теплозащитного поверхностного слоя было выбрано напыляемое керамическое покрытие составом (ZrO2 + 8%Y2O3). В результате было разработано комбинированное трехслойное теплостойкое покрытие, которое наносили последовательно с использованием различных технологий. Первый термодиффузионный слой толщиной 40-55 мкм расположен на границе со сплавом основы и обеспечивает высокую жаро- и коррозионную стойкость, а также диффузионную стабильность всего покрытия в целом. Второй плазменный металлический слой толщиной 110-115 мкм обеспечивает высокую термостойкость покрытия и хорошую адгезию керамического внешнего слоя к металлической поверхности. Третий внешний керамический слой толщиной около 50 мкм является теплозащитным и предохраняет поверхность лопатки от перегрева. Проведенные комплексные лабораторные, стендовые и натурные испытания на лопатках в составе изделия позволили внедрить регламент и разработанный техпроцесс в серийное производство.

UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44052747

U2 - 10.15593/2224-9877/2020.3.02

DO - 10.15593/2224-9877/2020.3.02

M3 - Статья

VL - 22

SP - 12

EP - 19

JO - Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение

JF - Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение

SN - 2224-9877

IS - 3

ER -