RU2272089C1 - Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин - Google Patents
Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2272089C1 RU2272089C1 RU2004117227/02A RU2004117227A RU2272089C1 RU 2272089 C1 RU2272089 C1 RU 2272089C1 RU 2004117227/02 A RU2004117227/02 A RU 2004117227/02A RU 2004117227 A RU2004117227 A RU 2004117227A RU 2272089 C1 RU2272089 C1 RU 2272089C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- coating
- deposition
- thermal
- zro
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении для защиты деталей газотурбинных двигателей от газовой коррозии. Способ включает хромоалитирование в порошковой смеси с последующей термовакуумной обработкой. После термовакуумной обработки проводят электронно-лучевое напыление слоя керамики ZrO2-8Y2О3 на входные кромки лопаток. Затем проводят отжиг для окончательного формирования покрытия с переходом от структуры ZrO2-8Y2O3-β+γ' - фазы на входных кромках лопаток в структуру β+γ' - фазы на остальных участках лопаток с концентрацией алюминия (16-18)%. Техническим результатом изобретения является разработка способа нанесения покрытия, позволяющего увеличить рабочие температуры газовых турбин и повысить их долговечность. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроительных отраслях народного хозяйства для защиты деталей газотурбинных двигателей от газовой коррозии.
Известны способы нанесения конденсационных и диффузионных покрытий, каждый из которых имеет свои разновидности. Для обеспечения работоспособности лопаток высокотемпературных турбин эффективно применяются теплозащитные покрытия, полученные методом электроннолучевого напыления или плазменного осаждения на воздухе или в вакууме [1].
Существенным недостатком диффузиозных покрытий является их низкая стабильность и долговечность при высоких температурах. Теплозащитные покрытия характеризуются более низкой теплопроводностью, но растрескиваются и отслаиваются при теплосменах под действием термомеханических нагрузок.
Наиболее близким техническим решением является способ нанесения комбинированного защитного покрытия, включающий хромоалитирование в вакууме в порошковой смеси, термовакуумную обработку, после чего производят вакуум-плазменное напыление на входные кромки лопаток слоя, содержащего повышенное содержание алюминия, и последующего отжига для окончательного формирования покрытия [2].
Покрытие используется для защиты наружной поверхности рабочих лопаток ГТД от высокотемпературного окисления, работающих при температурах (1000-1180)°С.
Покрытие имеет состав, толщину и структуру, а следовательно, и свойства, соответствующие условиям работы, профилю защищаемой лопатки. Структура β-фазы на входной кромке с концентрацией алюминия (22,5-24)% обеспечивает ее жаростойкость, а фаза β+γ' на остальных участках лопаток с концентрацией алюминия (16-18)% их термическую стойкость.
Покрытие, получаемое таким образом, обладает недостаточной долговечностью при температурах (1150-1200)°С. Алюминидное покрытие, представляющее собой изначально систему с большим запасом алюминия и способное к формированию защитной пленки Al2O3, при эксплуатации обедняется алюминием и теряет защитные свойства. Механизм исчерпания защитных свойств покрытия включает процессы окисления, протекающие на границе покрытия с окислительной средой, и диффузионные процессы в системе покрытие-сплав, интенсивно протекающих при повышенных температурах. Для повышения долговечности и ресурса входной кромки лопатки ГТД необходимо повышать концентрацию алюминия в покрытии, его толщину, что приводит к снижению предела выносливости материала лопаток и термоусталостному растрескиванию покрытия.
Технической задачей изобретения является увеличение рабочих температур газовых турбин и повышение их долговечности за счет применения теплозащитных покрытий (ТЗП).
Сущность изобретения заключается в повышении долговечности и надежности деталей, работающих в условиях переменных термомеханических нагрузок и высокотемпературного окисления, путем нанесения комбинированного защитного покрытия с изменяющимся в соответствии с условиями работы составом и структурой по профилю защищаемой детали.
При этом способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия включает хромоалитирование и электронно-лучевое напыление, причем хромоалитирование проводят в порошковой смеси с последующей термовакуумной обработкой, а электронно-лучевое напыление после термовакуумной обработки путем нанесения слоя керамики ZrO2-8Y2O3 на входные кромки лопаток с последующим отжигом для окончательного формирования покрытия, имеющего структуру ZrO2-8Y2O3-β+γ' - фазы на входной кромке с переходом в β+γ' - фазу на остальных участках лопаток с концентрацией алюминия (16-18)%.
Технический результат достигается за счет нового действия в нанесении комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин, а именно: электронно-лучевого нанесения на входные кромки лопаток керамики состава ZrO2-8Y2O3 и последующего отжига для окончательного формирования покрытия структурой β+γ' - фаз.
Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ существенно отличается от известного тем, что на входные кромки лопаток, отказываясь от вакуум-плазменного слоя с высокой концентрацией алюминия, производят электронно-лучевое нанесение керамики состава ZrO2-8Y2O3. Последующий отжиг формирует окончательный состав, структуру и свойства жаростойкого комбинированного покрытия.
На фиг.1 приведена микроструктура покрытия β+γ' - фаза по профилю лопатки.
На фиг.2 приведено изменение удельной массы образцов с покрытиями при изотермической выдержке при температуре 1100°С.
На фиг.3 приведена зависимость числа циклов испытаний до появления первой трещины в покрытии от состава покрытия.
Пример конкретного выполнения (оптимальный)
Предлагаемый способ нанесения комбинированного покрытия реализован следующим образом. Покрытие наносят на лопатку, изготовленную из никелевого сплава. Хромоалитирование в вакууме в порошковой смеси вели при температуре процесса, равной 1190°С, продолжительностью процесса 1 ч. 30 мин. Толщина получаемого покрытия 70-80 мкм. Порошковая смесь содержит 13% алюминия, 37% хрома, 50% окиси алюминия. Затем лопатки турбины с покрытием подвергались термовакуумной обработке (ТВО) по режиму: закалка - температура 1240°С, продолжительностью 1 ч.45 мин. В процессе ТВО происходит формирование оптимальной структуры и свойств покрытия в районе спинки, корыта, выходной кромки. На входные кромки лопаток электронно-лучевым способом дополнительно наносили слой системы ZrO2-8Y2O3. В процессе последующего диффузионного отжига при температуре 850°С и продолжительности 32 часа формируется окончательный состав покрытия.
Использование способа наиболее эффективно для защиты от высокотемпературного окисления рабочих лопаток турбин в связи с их высокой стоимостью и решающим влиянием их ресурса на ресурс ГТД в целом.
Источники информации
1. Коломыцев П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. М.: Металлургия, 1991 г. 236 с.
2. Патент РФ №2145363, кл. С 23 С 28/02, опубл. 10.02.2000 г., бюл. №4 (прототип).
3. Жук И.Н., Коломыцев П.Т. Влияние состава связующего и керамического слоев на долговечность теплозащитных покрытий. Защитные покрытия. Научно-методические материалы. М., ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1992 г., стр.84-189.
Claims (1)
- Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин, включающий хромоалитирование в порошковой смеси с последующей термовакуумной обработкой и отжиг для окончательного формирования покрытия с переходом от структуры на входных кромках лопаток в структуру β+γ' - фазы на остальных участках лопаток с концентрацией алюминия (16-18)%, отличающийся тем, что после термовакуумной обработки проводят электронно-лучевое напыление слоя керамики ZrO2-8Y2О3 на входные кромки лопаток, а в результате отжига на входных кромках лопаток формируют структуру ZrO2-8Y2O3-β+γ' - фазы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004117227/02A RU2272089C1 (ru) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004117227/02A RU2272089C1 (ru) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004117227A RU2004117227A (ru) | 2006-01-10 |
RU2272089C1 true RU2272089C1 (ru) | 2006-03-20 |
Family
ID=35871394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004117227/02A RU2272089C1 (ru) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2272089C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442846C2 (ru) * | 2006-06-24 | 2012-02-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ защиты детали от высокотемпературной коррозии и деталь, защищенная указанным способом |
RU2469129C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Защита-Юг" (ООО НПП "Защита-Юг") | Способ нанесения комбинированного теплозащитного покрытия на детали из жаропрочных сплавов |
RU2755131C1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-09-13 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин гтд |
-
2004
- 2004-06-07 RU RU2004117227/02A patent/RU2272089C1/ru active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442846C2 (ru) * | 2006-06-24 | 2012-02-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ защиты детали от высокотемпературной коррозии и деталь, защищенная указанным способом |
US8596985B2 (en) | 2006-06-24 | 2013-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of protecting a component against hot corrosion and a component protected by said method |
RU2469129C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Защита-Юг" (ООО НПП "Защита-Юг") | Способ нанесения комбинированного теплозащитного покрытия на детали из жаропрочных сплавов |
RU2755131C1 (ru) * | 2020-10-20 | 2021-09-13 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин гтд |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004117227A (ru) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5188702B2 (ja) | 低い堆積アルミニウムレベルを有するボンディングコートに関連する施工方法 | |
Kim et al. | The effect of the type of thermal exposure on the durability of thermal barrier coatings | |
JP4535059B2 (ja) | アルミニウムの拡散コーティングの施工方法 | |
JP7174811B2 (ja) | 高温部材 | |
Bogdan et al. | Assessment of usability of the exploited gas turbine blade heat-resistant coatings | |
Goti et al. | Isothermal oxidation behaviour of NiCoCrAlYTa coatings produced by HVOF spraying and Tribomet™ process | |
RU2423551C2 (ru) | Способ формирования теплозащитного покрытия | |
RU2375499C2 (ru) | Способ получения многослойного теплозащитного покрытия на деталях из жаропрочных сплавов | |
RU2272089C1 (ru) | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин | |
RU2165475C2 (ru) | Способ защиты стальных деталей машин от солевой коррозии | |
RU2402639C1 (ru) | Способ нанесения комбинированного теплозащитного покрытия на детали из жаропрочных сплавов | |
Audigié et al. | Cyclic Oxidation Behavior of TBC Systems with a Pt-Rich γ-Ni+ γ′-Ni 3 Al Bond-Coating Made by SPS | |
RU2445199C2 (ru) | Способ упрочнения блока сопловых лопаток турбомашин из никелевых и кобальтовых сплавов | |
US20050058547A1 (en) | Bond coat process for thermal barrier coating | |
RU2349679C1 (ru) | Способ нанесения комбинированного теплозащитного покрытия на лопатки турбин гтд | |
EP2781561B1 (en) | Treated coated article and process of treating a coated article | |
RU2441103C2 (ru) | Способ получения теплозащитного покрытия | |
RU94974U1 (ru) | Лопатка турбины с теплозащитным покрытием для газотурбинных двигателей и энергетических установок | |
Pint et al. | Effect of APS flash bond coatings on furnace cycle lifetime of disks and rods | |
RU2320774C1 (ru) | Способ нанесения комплексного покрытия на детали из сплавов на основе никеля | |
RU2755131C1 (ru) | Способ нанесения комбинированного жаростойкого покрытия на лопатки турбин гтд | |
EP3192885B1 (en) | Internally cooled ni-base superalloy component with spallation-resistant tbc system | |
CA3076225A1 (fr) | Piece de turbine en superalliage comprenant du rhenium et/ou du ruthenium et procede de fabrication associe | |
RU2777682C2 (ru) | Деталь турбины из суперсплава с содержанием рения и/или рутения и способ её изготовления | |
Di Girolamo et al. | High-temperature oxidation and oxide scale formation in plasma-sprayed CoNiCrAlYRe coatings |