RU2452793C1 - Method of protecting gas turbine parts from nickel alloys - Google Patents
Method of protecting gas turbine parts from nickel alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452793C1 RU2452793C1 RU2011125555/02A RU2011125555A RU2452793C1 RU 2452793 C1 RU2452793 C1 RU 2452793C1 RU 2011125555/02 A RU2011125555/02 A RU 2011125555/02A RU 2011125555 A RU2011125555 A RU 2011125555A RU 2452793 C1 RU2452793 C1 RU 2452793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- layer
- coating
- nickel
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты деталей от высокотемпературного окисления, в том числе сопловых блоков, створок сопла ГТД с регулируемым вектором тяги, рабочих и сопловых лопаток газовых турбин из никелевых сплавов.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in aviation and energy turbine construction to protect parts from high-temperature oxidation, including nozzle blocks, gas turbine nozzle flaps with an adjustable thrust vector, working and nozzle vanes of gas turbines made of nickel alloys.
Известен способ осаждения диффузионного алюминидного покрытия, на подложку из никелевого или кобальтового жаропрочного сплава, включающий нанесение диффузионного алюминидного покрытия, содержащего: Al, Si и Hf на подложку для формирования начального слоя алюминидного покрытия, далее нанесение слоя платины, формирование внутреннего слоя алюминидного покрытия и внешнего слоя гамма матрицы Ni, Pt, Si с содержанием компонентов от 0,01 до 8%, вторичные выделения, включающие силициды гафния и кремния (патент США №6291014).A known method of deposition of a diffusion aluminide coating on a substrate of a nickel or cobalt heat-resistant alloy, comprising applying a diffusion aluminide coating containing: Al, Si and Hf on the substrate to form an initial layer of aluminide coating, then applying a layer of platinum, forming an inner layer of aluminide coating and an outer a gamma matrix layer of Ni, Pt, Si with a component content of from 0.01 to 8%, secondary precipitates including silicides of hafnium and silicon (US patent No. 6291014).
Недостатками способа являются высокая трудоемкость процесса, использование дорогостоящего драгоценного металла - платины, неудовлетворительная жаростойкость покрытия при температурах выше 1100°С.The disadvantages of the method are the high complexity of the process, the use of expensive precious metal - platinum, poor heat resistance of the coating at temperatures above 1100 ° C.
Известен также способ защиты лопаток газовых турбин, включающий последовательное осаждение в вакууме на внешнюю поверхность пера лопатки первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего алюминий и карбидообразующие элементы, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг, отличающийся тем, что перед осаждением первого слоя конденсированного покрытия на внешней поверхности пера лопатки формируют керметный слой из никелевого сплава, содержащего алюминий и карбидообразующие элементы путем введения в вакуум углеродсодержащего газа при давлении (0,1-5)·10-1 Па (патент РФ №2280096).There is also known a method of protecting gas turbine blades, including sequential vacuum deposition on the outer surface of the pen of the blade of the first layer of a condensed nickel alloy coating containing aluminum and carbide-forming elements, subsequent deposition of the second aluminum-based layer and vacuum annealing, characterized in that before deposition of the first a layer of condensed coating on the outer surface of the feather blades form a cermet layer of Nickel alloy containing aluminum and carbide-forming elements by introducing into the vacuum a carbon-containing gas at a pressure of (0.1-5) · 10 -1 Pa (RF patent No. 2280096).
Недостатком способа является недостаточно высокие жаростойкие свойства покрытия при рабочих температурах до 1200°С.The disadvantage of this method is not sufficiently high heat-resistant properties of the coating at operating temperatures up to 1200 ° C.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ защиты лопаток газовых турбин, включающий осаждение в вакууме на внешнюю поверхность пера лопатки первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего хром, алюминий, тантал, иттрий, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг, в котором осаждение первого слоя покрытия производят из никелевого сплава, дополнительно легированного вольфрамом и рением при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest analogue taken as a prototype is a method for protecting gas turbine blades, including vacuum deposition on the outer surface of the pen of the blade of the first layer of a condensed nickel alloy coating containing chromium, aluminum, tantalum, yttrium, subsequent deposition of the second aluminum-based layer and vacuum annealing, in which the deposition of the first coating layer is made of a nickel alloy additionally alloyed with tungsten and rhenium in the following ratio of components, wt.%:
(патент РФ №2190691).(RF patent No. 2190691).
Недостатком известного способа является недостаточно высокие жаростойкие свойства покрытия при рабочих температурах лопатки из никелевого сплава до 1200°С.The disadvantage of this method is the insufficiently high heat-resistant properties of the coating at operating temperatures of the nickel alloy blades up to 1200 ° C.
Технической задачей изобретения является повышение жаростойкости покрытия при рабочих температурах деталей газовых турбин из никелевого сплава до 1200°С.An object of the invention is to increase the heat resistance of the coating at operating temperatures of parts of gas turbines of nickel alloy up to 1200 ° C.
Техническая задача достигается тем, что предложен способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов, включающий последовательное осаждение в вакууме на внешнюю поверхность детали первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего хром, алюминий, иттрий, тантал, рений, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг, отличающийся тем, что осаждение первого слоя покрытия производят из никелевого сплава, дополнительно легированного гафнием при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical problem is achieved by the fact that the proposed method of protecting parts of gas turbines from nickel alloys, including sequential deposition in vacuum on the outer surface of the part of the first layer of a condensed coating of nickel alloy containing chromium, aluminum, yttrium, tantalum, rhenium, subsequent deposition of a second layer based on aluminum and vacuum annealing, characterized in that the deposition of the first coating layer is made of a nickel alloy additionally alloyed with hafnium in the following ratio of components, wt .%:
Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов с осаждением первого слоя покрытия из сплава на основе никеля, дополнительно легированного гафнием, позволяет поднять жаростойкость покрытия за счет формирования на границе защищаемый сплав - покрытие карбидов на основе гафния, которые являются более термически стабильными при температурах выше 1100°С, чем карбиды хрома и вольфрама. Карбиды на основе гафния создают барьер, препятствующий диффузии алюминия из сплава покрытия в защищаемый сплав, а также встречной диффузии легирующих элементов защищаемого сплава в покрытие, снижающих жаростойкость при температуре выше 1100°С (титан молибден, кобальт). Кроме того, гафний оказывает положительное влияние на жаростойкость покрытия путем создания на поверхности покрытия окислов, повышающих адгезию защитной пленки оксида алюминия.A method of protecting parts of gas turbines from nickel alloys with the deposition of the first coating layer of a nickel-based alloy additionally doped with hafnium allows to increase the heat resistance of the coating by forming a protected alloy at the interface - a coating of hafnium-based carbides, which are more thermally stable at temperatures above 1100 ° C than carbides of chromium and tungsten. Hafnium-based carbides create a barrier that prevents diffusion of aluminum from the coating alloy into the protected alloy, as well as counter diffusion of the alloying elements of the protected alloy into the coating, which reduce heat resistance at temperatures above 1100 ° C (titanium molybdenum, cobalt). In addition, hafnium has a positive effect on the heat resistance of the coating by creating oxides on the coating surface that increase the adhesion of the protective film of aluminum oxide.
Примеры осуществленияExamples of implementation
Пример 1. Ионно-плазменным методом на внешнюю поверхность соплового блока из никелевого интерметаллидного сплава ВКНА-1В в соответствии с предлагаемым способом нанесли первый слой конденсированного покрытия из никелевых сплавов 1, 2 и 3 системы NiCrAlTaHfReY, состав которых представлен в таблице №1. Затем произвели осаждение второго слоя из алюминия и термообработали в вакууме по режиму 1000-1050°С в течение 3-4 часов детали с покрытиями. Толщина слоя из никелевых сплавов составляла 60-100 мкм, удельный привес алюминия на единицу поверхности 50-60 г/м2.Example 1. The ion-plasma method on the outer surface of the nozzle block of a nickel intermetallic alloy VKNA-1B in accordance with the proposed method applied the first layer of condensed coating of nickel alloys 1, 2 and 3 of the NiCrAlTaHfReY system, the composition of which is presented in table No. 1. Then, a second layer of aluminum was precipitated and heat-treated in a vacuum according to the regime of 1000–1050 ° C for 3-4 hours with coated parts. The layer thickness of nickel alloys was 60-100 μm, the specific weight gain of aluminum per surface unit was 50-60 g / m 2 .
Жаростойкость покрытия определяли по удельному изменению массы, результаты испытаний приведены в табл. №2The heat resistance of the coating was determined by the specific change in mass, the test results are given in table. Number 2
Пример 2. Ионно-плазменным методом на внешнюю поверхность створки сопла для ГТД с регулируемым вектором тяги из никелевого интерметаллидного сплава ВКНА-25 в соответствии с предлагаемым способом нанесли первый слой конденсированного покрытия из никелевых сплавов 1, 2 и 3 системы NiCrAlTaHfReY, состав которых представлен в таблице 2. Затем произвели осаждение второго слоя из алюминия и термообработали в вакууме по режиму 1000-1050°С в течение 3-4 часов детали с покрытиями. Толщина слоя из никелевых сплавов составляла 60-100 мкм, удельный привес алюминия на единицу поверхности 50-60 г/м2.Example 2. The ion-plasma method on the outer surface of the valve nozzle for a gas turbine engine with an adjustable thrust vector made of nickel intermetallic alloy VKNA-25 in accordance with the proposed method applied the first layer of condensed coating of nickel alloys 1, 2 and 3 of the NiCrAlTaHfReY system, the composition of which is presented in table 2. Then made the deposition of the second layer of aluminum and heat treated in vacuum according to the regime of 1000-1050 ° C for 3-4 hours details with coatings. The layer thickness of nickel alloys was 60-100 μm, the specific weight gain of aluminum per surface unit was 50-60 g / m 2 .
Жаростойкость покрытия определяли по удельному изменению массы, результаты испытаний приведены в табл. №3The heat resistance of the coating was determined by the specific change in mass, the test results are given in table. Number 3
Пример 3. Ионно-плазменным методом на внешнюю поверхность лопатки газовых турбин из никелевого сплава ВЖМ-4 в соответствии с предлагаемым способом нанесли первый слой конденсированного покрытия из никелевых сплавов 1, 2 и 3 системы NiCrAlTaHfReY, состав которых представлен в таблице 3. Затем произвели осаждение второго слоя из алюминия и термообработали в вакууме по режиму 1000-1050°С в течение 3-4 часов детали с покрытиями. Толщина слоя из никелевых сплавов составляла 60-100 мкм, удельный привес алюминия на единицу поверхности 50-60 г/м2.Example 3. The ion-plasma method on the outer surface of the blades of gas turbines of nickel alloy VZHM-4 in accordance with the proposed method applied the first layer of a condensed coating of nickel alloys 1, 2 and 3 of the NiCrAlTaHfReY system, the composition of which is shown in table 3. Then, the deposition the second layer of aluminum and heat-treated in vacuum according to the regime of 1000-1050 ° C for 3-4 hours parts with coatings. The layer thickness of nickel alloys was 60-100 μm, the specific weight gain of aluminum per surface unit was 50-60 g / m 2 .
Жаростойкость покрытия определяли по удельному изменению массы, результаты испытаний приведены в табл. №4The heat resistance of the coating was determined by the specific change in mass, the test results are given in table. Number 4
На всех деталях из никелевых сплавов ВКНА-1В, ВКНА-25 и ВЖМ-4 покрытие, полученное с использованием сплава 1, на базе испытаний 400 часов обеспечило наименьшие значения потери массы деталей (таблицы 2, 3, 4) за счет положительного влияния гафния, снижения содержания хрома и исключения вольфрама. Жаростойкость покрытия повысилась более чем в 2 раза.On all parts made of nickel alloys VKNA-1V, VKNA-25 and VZHM-4, the coating obtained using alloy 1, based on tests of 400 hours, provided the smallest values for the weight loss of the parts (tables 2, 3, 4) due to the positive effect of hafnium, reducing chromium content and eliminating tungsten. Heat resistance of the coating increased by more than 2 times.
Применение предлагаемого способа позволяет повысить жаростойкость покрытия и, следовательно, ресурс и надежность деталей газовых турбин.The application of the proposed method improves the heat resistance of the coating and, therefore, the resource and reliability of parts of gas turbines.
(прототип)Alloy 4
(prototype)
(прототип)Alloy 4
(prototype)
(прототип)Alloy 4
(prototype)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125555/02A RU2452793C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of protecting gas turbine parts from nickel alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125555/02A RU2452793C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of protecting gas turbine parts from nickel alloys |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2452793C1 true RU2452793C1 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=46680021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011125555/02A RU2452793C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Method of protecting gas turbine parts from nickel alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452793C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610188C1 (en) * | 2015-10-07 | 2017-02-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method for protection of gas turbine components made from nickel alloys |
RU2742919C2 (en) * | 2016-06-10 | 2021-02-11 | Сафран | Method for protecting a detail made of a single-crystal, hafnium-free nickel-based superalloy from corrosion and oxidation |
RU2818096C1 (en) * | 2023-08-09 | 2024-04-24 | Акционерное общество "ОДК-Климов" | Method of protecting blades and nozzle assembly of gas turbines |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1450752A3 (en) * | 1983-12-27 | 1989-01-07 | Дженерал Электрик Компани (Фирма) | Nickel-based alloy |
US5993980A (en) * | 1994-10-14 | 1999-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Protective coating for protecting a component from corrosion, oxidation and excessive thermal stress, process for producing the coating and gas turbine component |
RU2190691C2 (en) * | 2000-12-07 | 2002-10-10 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Method of protection of gas turbine blades |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125555/02A patent/RU2452793C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1450752A3 (en) * | 1983-12-27 | 1989-01-07 | Дженерал Электрик Компани (Фирма) | Nickel-based alloy |
US5993980A (en) * | 1994-10-14 | 1999-11-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Protective coating for protecting a component from corrosion, oxidation and excessive thermal stress, process for producing the coating and gas turbine component |
RU2147624C1 (en) * | 1994-10-14 | 2000-04-20 | Сименс АГ | Protective layer for protecting part against corrosion, oxidation, and thermal overloading, and method of preparation thereof |
RU2190691C2 (en) * | 2000-12-07 | 2002-10-10 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Method of protection of gas turbine blades |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610188C1 (en) * | 2015-10-07 | 2017-02-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method for protection of gas turbine components made from nickel alloys |
RU2742919C2 (en) * | 2016-06-10 | 2021-02-11 | Сафран | Method for protecting a detail made of a single-crystal, hafnium-free nickel-based superalloy from corrosion and oxidation |
RU2818096C1 (en) * | 2023-08-09 | 2024-04-24 | Акционерное общество "ОДК-Климов" | Method of protecting blades and nozzle assembly of gas turbines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5362982B2 (en) | Alloy compositions and articles containing the same | |
JP5437573B2 (en) | Alloy compositions and articles containing the same | |
EP2145969B1 (en) | Economic oxidation and fatigue resistant metallic coating | |
US7846243B2 (en) | Metal alloy compositions and articles comprising the same | |
RU2566697C2 (en) | Interfacial diffusion barrier layer including iridium on metallic substrate | |
JP2003328061A (en) | Metallic coating | |
US11220727B2 (en) | Superalloy based on nickel, monocrystalline blade and turbomachine | |
GB2511768A (en) | Erosion Resistant Coating | |
US9932661B2 (en) | Process for producing a high-temperature protective coating | |
JP7174811B2 (en) | high temperature parts | |
RU2452793C1 (en) | Method of protecting gas turbine parts from nickel alloys | |
RU2667191C1 (en) | Method of producing titanium alloy multilayer protective coating of turbomachine blades | |
RU2375499C2 (en) | Method of producing multi-layer heat protecting coating on parts out of heat resistant alloys | |
US20100330393A1 (en) | Ductile environmental coating and coated article having fatigue and corrosion resistance | |
RU2165475C2 (en) | Method of protection of steel machine components from salt attack | |
RU2441100C2 (en) | Method of producing heat-resisting coat on gas turbine vanes | |
US10100651B2 (en) | Wear resistance of a high-temperature component imparted by a cobalt coating | |
RU2610188C1 (en) | Method for protection of gas turbine components made from nickel alloys | |
RU94974U1 (en) | HEAT-PROTECTED COATED TURBIN SHOVEL FOR GAS-TURBINE ENGINES AND POWER INSTALLATIONS | |
EP3048183B1 (en) | Corrosion resistant coating application method | |
RU2426817C2 (en) | Procedure for forming heat shielding coating on turbine blade of heat resistant nickel aloys | |
EP3192885B1 (en) | Internally cooled ni-base superalloy component with spallation-resistant tbc system | |
RU2190691C2 (en) | Method of protection of gas turbine blades | |
RU2441104C2 (en) | Method of producing refractory coat | |
RU104630U1 (en) | TURBINE SHOVEL FOR GAS-TURBINE ENGINES AND POWER INSTALLATIONS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130623 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150620 |