RU2303649C2 - Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия - Google Patents
Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303649C2 RU2303649C2 RU2005126779/02A RU2005126779A RU2303649C2 RU 2303649 C2 RU2303649 C2 RU 2303649C2 RU 2005126779/02 A RU2005126779/02 A RU 2005126779/02A RU 2005126779 A RU2005126779 A RU 2005126779A RU 2303649 C2 RU2303649 C2 RU 2303649C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fraction
- stabilized
- boron nitride
- composite material
- nichrome
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к высокотемпературным композиционным материалам. Может использоваться для нанесения уплотнительных покрытий на детали газотурбинных двигателей. Высокотемпературный композиционный материал содержит двуокись циркония, стабилизированную 7% оксида иттрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: стабилизированная двуокись циркония фракции 100-250 мкм - 10-15; нитрид бора фракции 450-630 мкм - 15-25; нихромовое волокно, длина 3-5 мм - 9-12; стабилизированная двуокись циркония активированной пылевидной фракции - остальное. Полученный материал обладает высокой стойкостью в условиях термоциклирования и обеспечивает уменьшение износа контртела. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для нанесения уплотнительных покрытий на детали газотурбинных двигателей.
Известен уплотнительный материал на основе никеля, содержащий железо, хром, алюминий, иттрий. Уровень прочностных и антифрикционных свойств материала регулируют пористостью и применением наполнителей - твердых смазок (В.Ф.Лыкова и др. Порошковые композиции на основе железа и никеля для уплотнений газовых турбин / Процессы и материалы порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1985, с. 45-51).
Однако материал получается хрупким, что приводит к его недостаточной стойкости в условиях термоциклирования, обладает высокой твердостью и интенсивно изнашивает контртело.
Наиболее близким по технической сущности является высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия, содержащий 30-40 мас.% никелевого сплава; 40-50 мас.% двуокиси циркония; 3-8 мас.% высокотемпературного припоя; композит НП-4, содержащий интерметаллид никеля, нитрид бора, графит, фосфатное связующее - остальное (патент РФ №2133297, С23С 4/10, 1998).
При температурах выше 900°С в материале протекают процессы химического взаимодействия. Снижается количество твердой смазки (BN), пластичной компоненты (Ni) и увеличивается содержание твердых фаз (Ni3С). Это приводит к снижению стойкости в условиях термоциклирования (появление трещин) и чрезмерному износу контртела.
Задача изобретения - повышение стойкости материала при работе в условиях термоциклирования и уменьшение износа контртела.
Поставленная цель достигается тем, что в высокотемпературном композиционном материале для уплотнительного покрытия, содержащем двуокись циркония, нитрид бора и нихром, используют двуокись циркония, стабилизированную 7% оксидом иттрия, фракции 100-250 мкм и активированной пылевидной фракции, нитрид бора фракции 450-630 мкм и нихром в виде волокна длиной 3-5 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| стабилизированная двуокись циркония, | |
| фракции 100-250 мкм | - 10-15; |
| нитрид бора | -15-25; |
| нихромовое волокно | - 9-12; |
| стабилизированная двуокись циркония | |
| активированной пылевидной фракции | остальное |
Уплотнительные толстослойные керамические покрытия на металлах, как правило, отличаются низкой термической стойкостью ввиду того, что при нагреве на границе «основа - покрытие» возникают значительные термические напряжения. Низкая пластичность керамики не способствует релаксации этих напряжений, а ведет к образованию трещин на границе керамики с основой. Слабая адгезия керамического покрытия с металлической основой практически не препятствует распространению трещин на границе между ними.
Для получения керамических покрытий на основе двуокиси циркония, как правило, требуется высокая температура 1500-1700°С. Однако такие условия не приемлемы в тех случаях, когда керамика используется в комбинации с металлическими сплавами. Предельная температура нагрева жаропрочных сплавов на никелевой основе не должна превышать 1100°С, поскольку при более высоких температурах идет растворение упрочняющей фазы и разупрочнение сплава.
Для снижения температуры формирования керамического покрытия проводили активирование порошка двуокиси циркония, стабилизированного 7% оксидом иттрия, путем длительного его измельчения в шаровой мельнице при ограниченном содержании водной фазы.
Введение частиц нитрида бора повышает термическую стойкость керамического покрытия за счет их демпфирующей способности и существенно снижает коэффициент трения материала покрытия, улучшая его прирабатываемость.
Экспериментально установлено, что при длине нихромового волокна менее 3 мм снижается армирующая способность, а при длине нихромового волокна больше 5 мм не обеспечивается равномерное распределение нихромового волокна между армирующими элементами подложки. Полученные покрытия не отвечают требуемой термостойкости.
Пример реализации способа.
В шаровой мельнице измельчали порошок двуокиси циркония, стабилизированного 7% оксидом иттрия, в водной среде в течение 4-8 ч. Получали двуокись циркония активированной пылевидной фракции, в которую добавляли двуокись циркония, фракции 100-250 мкм, нитрид бора, фракции 450-630 мкм, нихромовое волокно, длина 3-5 мм. Состав тщательно перемешивали, доводили до влажности 28-32% и наносили на подготовленную поверхность металлической основы. Покрытие сушили и прессовали в вакууме при нагреве до 1100°С.
На никелевом сплаве ВЖ-98 были получены уплотнительные покрытия толщиной 2-3 мм. Проведены испытания термостойкости полученных покрытий в условиях термоциклирования. Режим термоциклирования: нагрев от 20 до 1000°С за 15 минут, охлаждение с 1000 до 20°С за 15 минут. Результаты испытаний представлены в таблице.
| Таблица | ||||||||
| № п/п | Время помола, час | ZrO2 - 7% Y2O3, фракции 100-250 мкм | BN фракции 450-630 мкм | Ni-Cr | Влажность шликера % | Количество термоциклов | Относительный износ контртела | |
| мас.% | мас.% | Длина, мм | мас.% | |||||
| 1 | 4 | 10 | 15 | 5 | 9 | 28 | >100 | 0,20 |
| 2 | 4 | 10 | 15 | 5 | 9 | 30 | >100 | 0,19 |
| 3 | 4 | 10 | 15 | 3 | 9 | 30 | >100 | 0,20 |
| 4 | 4 | 15 | 15 | 5 | 9 | 30 | >100 | 0,18 |
| 5 | 8 | 15 | 15 | 5 | 9 | 30 | >100 | 0,19 |
| 6 | 4 | 10 | 25 | 5 | 9 | 30 | >100 | 0,13 |
| 7 | 4 | 10 | 25 | 3 | 9 | 30 | >100 | 0,14 |
| 8 | 4 | 10 | 25 | 3 | 9 | 30 | 64 | 0,12 |
| 9 | 4 | 10 | 25 | 5 | 12 | 32 | >100 | 0,11 |
| 10 | 4 | 10 | 25 | 5 | 9 | 30 | 54 | 0,12 |
| прототип | 27 | 0,42 | ||||||
Claims (1)
- Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия, содержащий двуокись циркония, нитрид бора и нихром, отличающийся тем, что он содержит двуокись циркония, стабилизированную 7% оксида иттрия, фракции 100-250 мкм и активированной пылевидной фракции, нитрид бора фракции 450-630 мкм и нихром в виде волокна длиной 3-5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
стабилизированная двуокись циркония, фракции 100-250 мкм 10-15 нитрид бора 15-25 нихромовое волокно 9-12 стабилизированная двуокись циркония активированной пылевидной фракции остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005126779/02A RU2303649C2 (ru) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005126779/02A RU2303649C2 (ru) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005126779A RU2005126779A (ru) | 2007-02-27 |
| RU2303649C2 true RU2303649C2 (ru) | 2007-07-27 |
Family
ID=37990490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005126779/02A RU2303649C2 (ru) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2303649C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704343C1 (ru) * | 2018-12-15 | 2019-10-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения объемного композиционного материала никель - диоксид циркония с повышенной устойчивостью к окислению |
-
2005
- 2005-08-24 RU RU2005126779/02A patent/RU2303649C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2704343C1 (ru) * | 2018-12-15 | 2019-10-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения объемного композиционного материала никель - диоксид циркония с повышенной устойчивостью к окислению |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005126779A (ru) | 2007-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI244436B (en) | Thermal spray compositions for abradable seals | |
| Nagesh et al. | Characterization of brake pads by variation in composition of friction materials | |
| JP4463472B2 (ja) | 予め合金化された安定化ジルコニアパウダー及び改良された熱バリアコーティング | |
| UA76473C2 (en) | Abradeable sealing system | |
| CN111719147A (zh) | 一种适合于35CrMnSiA和42CrMo截齿再制造材料及激光熔覆方法 | |
| Peçanha Jr et al. | Characterization of TiB2-AlN composites for application as cutting tool | |
| CN108517518A (zh) | 一种提高钛合金高温抗氧化性能的复合涂层的制备方法 | |
| US5043305A (en) | High thermal expansion coefficient ceramic sinter and a composite body of the same and metal | |
| RU2303649C2 (ru) | Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия | |
| RU2342222C2 (ru) | Порошкообразный материал для истираемых покрытий и истираемое покрытие | |
| JPH06239660A (ja) | セラミック切削工具材料 | |
| JP2007314839A (ja) | ピストンリング用溶射皮膜及びそのピストンリング | |
| RU2386513C9 (ru) | Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия | |
| RU2349681C2 (ru) | Состав для получения покрытия | |
| JP4598212B2 (ja) | Ｗｃ基複合セラミックス焼結体の製造方法 | |
| CA2040356A1 (fr) | Lubrifiant pour surface en ceramique et procede de lubrification | |
| Tingzhi et al. | Thermal shock fatigue behavior of TiC/Al2O3 composite ceramics | |
| US4716869A (en) | Valve guide for an internal combustion engine | |
| RU2299126C1 (ru) | Способ нанесения уплотнительного покрытия | |
| Hyuga et al. | Influence of microstructure and grain boundary phase on tribological properties of Si3N4 ceramics | |
| Mariano et al. | Elevated Temperature Mechanical Properties of Sic‐Ain Particulate Composites | |
| JP4712997B2 (ja) | 組み合わせ部材とその製造方法及びガスタービン用部品 | |
| JP4034832B2 (ja) | Ｂ４Ｃ−ＴｉＢ２−グラファイト系複合セラミックス 軸受材料 | |
| CN109680272A (zh) | 一种液相烧结的三元硼化物硬质合金覆层材料 | |
| JPS6123266B2 (ru) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100825 |