RU2570858C2 - Alloy with ion-bombarded surface for protection against ambient effects - Google Patents

Alloy with ion-bombarded surface for protection against ambient effects Download PDF

Info

Publication number
RU2570858C2
RU2570858C2 RU2013118575/02A RU2013118575A RU2570858C2 RU 2570858 C2 RU2570858 C2 RU 2570858C2 RU 2013118575/02 A RU2013118575/02 A RU 2013118575/02A RU 2013118575 A RU2013118575 A RU 2013118575A RU 2570858 C2 RU2570858 C2 RU 2570858C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
subsurface region
modified
reactive element
layer
substrate
Prior art date
Application number
RU2013118575/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013118575A (en
Inventor
Энн БОЛКАВАДЖ
Рандольф К. ХЕЛМИНК
Original Assignee
Роллс-Ройс Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роллс-Ройс Корпорейшн filed Critical Роллс-Ройс Корпорейшн
Publication of RU2013118575A publication Critical patent/RU2013118575A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2570858C2 publication Critical patent/RU2570858C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611Oxide-containing component
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944Ni-base component

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to application of coating on substrate of heat-resistant nickel alloy and to article of said heat-resistant nickel alloy. Claimed article comprises the nickel allot substrate and modified underlying area and bulky area. The former contains the first composition while the latter includes the second composition other than the first one. Said modified underlying area includes at least one of reactive element or noble metal and features the depth smaller than approx 0.3 mcm measured in direction, on fact, perpendicular to substrate surface. Said modified underlying area is produced by deposition of the layer including at least one of reactive element or noble metal on substrate surface and introduction of said one of reactive element or noble metal in modified underlying area by ion bombardment.
EFFECT: production of heat-resistant nickel alloy article.
20 cl, 9 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001] Изобретение относится к сплавам и покрытиям для сплавов, предназначенным для применения в высокотемпературных механических системах.[0001] The invention relates to alloys and coatings for alloys intended for use in high temperature mechanical systems.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Детали высокотемпературных механических систем, таких как, например, газотурбинные двигатели, должны работать в жестких средах. Например, рабочие и направляющие лопатки, бандажи и бандажные полки пера лопаток турбин высокого давления подвергаются непосредственному воздействию протекающих в горячем тракте газов в коммерческих авиационных двигателях и обычно испытывают температуры на поверхности металла примерно 800°С, с кратковременными пиками вплоть до 1100°С. Ободная часть диска (рабочего колеса) турбины может испытывать воздействие высоких температур между 600°С и 750°С. В некоторых случаях протекающие в горячем тракте газы могут включать окисляющие и/или коррозионно-активные химические вещества, такие как кислород, сера или тому подобные, воздействию которых может подвергаться ободная часть диска турбины. Высокие температуры, воздействию которых подвергается ободная часть, могут способствовать окислению или коррозии при воздействии на ободную часть окисляющих и/или коррозионно-активных химических веществ, что может влиять на химические и механические свойства ободной части.[0002] Parts of high temperature mechanical systems, such as, for example, gas turbine engines, must operate in harsh environments. For example, working and guide vanes, shrouds and retaining shelves of feather blades of high pressure turbines are directly affected by gases flowing in the hot path in commercial aircraft engines and usually experience temperatures on the metal surface of about 800 ° C, with short-term peaks up to 1100 ° C. The rim of the turbine disk (impeller) may be exposed to high temperatures between 600 ° C and 750 ° C. In some cases, the gases flowing in the hot duct may include oxidizing and / or corrosive chemicals, such as oxygen, sulfur, or the like, to which the rim of the turbine disk may be exposed. The high temperatures to which the rim is exposed can contribute to oxidation or corrosion when exposed to oxidizing and / or corrosive chemicals on the rim, which can affect the chemical and mechanical properties of the rim.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[0003] В общем, изобретение направлено на методы формирования модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области в детали из сплава и к деталям из сплавов, которые включают модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. В некоторых примерах сплав может представлять собой никелевый дисковый сплав, такой как сплав γ-Ni+γ'-Ni3Al. В некоторых примерах сплав может быть отформован в деталь газотурбинного двигателя, такую как диск турбины. Модифицированная поверхностная и/или подповерхностная область может быть сформирована осаждением на поверхность сплава слоя, который включает по меньшей мере один элемент, и бомбардировкой этого слоя инертными ионами с использованием ионной бомбардировки для введения элемента в слое в поверхностную и/или подповерхностную область сплава.[0003] In general, the invention is directed to methods for forming a modified surface and / or subsurface region in an alloy part and to alloy parts that include a modified surface and / or subsurface region. In some examples, the alloy may be a nickel disk alloy, such as a γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy. In some examples, the alloy may be molded into a part of a gas turbine engine, such as a turbine disk. The modified surface and / or subsurface region may be formed by depositing a layer that includes at least one element on the surface of the alloy and bombarding the layer with inert ions using ion bombardment to introduce the element in the layer into the surface and / or subsurface region of the alloy.

[0004] В одном аспекте изобретение направлено на способ, включающий осаждение множества атомов в слой на поверхности подложки, которая включает никелевый сплав. Согласно этому аспекту изобретения множество атомов включает по меньшей мере один из реакционноспособного элемента, такого как иттрий (Y), гафний (Hf), цирконий (Zr), лантан (La), церий (Ce), кремний (Si) или хром (Cr); или благородного металла, такого как платина (Pt), палладий (Pd), родий (Rh), рутений (Ru), иридий (Ir), осмий (Os), золото (Au) или серебро (Ag). Способ может дополнительно включать бомбардировку слоя инертными ионами для внедрения (имплантации) по меньшей мере некоторых из множества атомов в подповерхностную область подложки в пределах примерно 0,3 микрометра от поверхности.[0004] In one aspect, the invention is directed to a method comprising depositing a plurality of atoms into a layer on a surface of a substrate that includes a nickel alloy. According to this aspect of the invention, the plurality of atoms includes at least one of a reactive element such as yttrium (Y), hafnium (Hf), zirconium (Zr), lanthanum (La), cerium (Ce), silicon (Si) or chromium (Cr ); or a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), iridium (Ir), osmium (Os), gold (Au) or silver (Ag). The method may further include bombarding the layer with inert ions to introduce (implant) at least some of the many atoms into the subsurface region of the substrate within about 0.3 micrometers from the surface.

[0005] В еще одном аспекте изобретение направлено на изделие, которое включает подложку, содержащую никелевый сплав. Согласно этому аспекту изобретения подложка может включать модифицированную подповерхностную область и объемную область. Модифицированная подповерхностная область может включать первый состав, а объемная область может включать второй состав, отличающийся от первого состава. В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область включает по меньшей мере один из реакционноспособного элемента или благородного металла. В дополнение модифицированная подповерхностная область может включать толщину менее чем примерно 0,3 микрометра, измеренную в направлении, практически нормальном поверхности подложки.[0005] In yet another aspect, the invention is directed to an article that includes a substrate containing a nickel alloy. According to this aspect of the invention, the substrate may include a modified subsurface region and a volume region. The modified subsurface region may include a first composition, and the volume region may include a second composition different from the first composition. In some examples, the modified subsurface region includes at least one of a reactive element or a noble metal. In addition, the modified subsurface region may include a thickness of less than about 0.3 micrometers, measured in a direction substantially normal to the surface of the substrate.

[0006] Подробности одного или более примеров изложены ниже на сопроводительных чертежах и в нижеследующем описании. Прочие признаки, задачи и преимущества изобретения будут очевидными из описания и чертежей, а также из формулы изобретения.[0006] Details of one or more examples are set forth below in the accompanying drawings and in the following description. Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, as well as from the claims.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0007] Фиг.1 представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную деталь из сплава.[0007] Figure 1 is a conceptual sectional view that illustrates an exemplary alloy member.

[0008] Фиг.2 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует один примерный метод формирования модифицированной подповерхностной области в подложке из сплава с использованием ионной бомбардировки.[0008] FIG. 2 is a flowchart that illustrates one exemplary method of forming a modified subsurface region in an alloy substrate using ion bombardment.

[0009] Фиг.3А представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава и слой из множества атомов, осажденный на поверхности подложки из сплава.[0009] FIG. 3A is a conceptual cross-sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate and a plurality of atoms deposited on the surface of an alloy substrate.

[0010] Фиг.3В представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава, которая включает модифицированную подповерхностную область.[0010] Fig. 3B is a conceptual cross-sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate that includes a modified subsurface region.

[0011] Фиг.4 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует примерный метод формирования модифицированной подповерхностной области в подложке из сплава с использованием ионной бомбардировки.[0011] FIG. 4 is a flowchart that illustrates an example method of forming a modified subsurface region in an alloy substrate using ion bombardment.

[0012] Фиг.5А представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава и два слоя, каждый из которых включает множество атомов, осажденных на поверхность подложки из сплава.[0012] FIG. 5A is a conceptual sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate and two layers, each of which includes a plurality of atoms deposited on the surface of the alloy substrate.

[0013] Фиг.5В представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава, которая включает модифицированную подповерхностную область.[0013] FIG. 5B is a conceptual cross-sectional view that illustrates an example alloy substrate that includes a modified subsurface region.

[0014] Фиг.6 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует примерный метод формирования модифицированной подповерхностной области в подложке из сплава с использованием ионной бомбардировки.[0014] FIG. 6 is a flowchart that illustrates an example method of forming a modified subsurface region in an alloy substrate using ion bombardment.

[0015] Фиг.7А представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава и слой, который включает множество атомов, осажденных на поверхность подложки из сплава.[0015] FIG. 7A is a conceptual cross-sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate and a layer that includes a plurality of atoms deposited on the surface of the alloy substrate.

[0016] Фиг.7В представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава, которая включает модифицированную подповерхностную область.[0016] FIG. 7B is a conceptual sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate that includes a modified subsurface region.

[0017] Фиг.7С представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава и слой, который включает множество атомов, осажденных на поверхность подложки из сплава поверх модифицированной подповерхностной области.[0017] FIG. 7C is a conceptual sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate and a layer that includes a plurality of atoms deposited on the surface of an alloy substrate over a modified subsurface region.

[0018] Фиг.7D представляет собой концептуальное изображение в разрезе, которое иллюстрирует примерную подложку из сплава, которая включает модифицированную подповерхностную область.[0018] FIG. 7D is a conceptual cross-sectional view that illustrates an exemplary alloy substrate that includes a modified subsurface region.

[0019] Фиг.8 представляет собой блок-схему, которая иллюстрирует примерный метод термической обработки подложки из сплава для удаления практически всей третичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al из подложки из сплава.[0019] FIG. 8 is a flowchart that illustrates an exemplary method of heat treating an alloy substrate to remove substantially all of the tertiary precipitated γ′-Ni 3 Al phase from the alloy substrate.

[0020] Фиг.9 представляет собой график время-температура, который иллюстрирует примерную термическую обработку, которой может быть подвергнута подложка из сплава.[0020] FIG. 9 is a time-temperature graph that illustrates an exemplary heat treatment to which an alloy substrate can be subjected.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0021] В общем, изобретение направлено на методы формирования модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области в изделии, которое включает никелевый сплав, и на изделия, которые включают такую модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. В некоторых примерах изделие может включать диск турбины. Модифицированная поверхностная и/или подповерхностная область может быть сформирована сначала осаждением на поверхность подложки слоя по меньшей мере одного элемента. В некоторых примерах этот слой можно сформировать на части подложки, оставляя другую часть подложки не покрытой слоем. В других примерах слой может быть сформирован практически на всех поверхностях подложки. Слой может включать множество атомов, и это множество атомов может включать единственный элемент или смесь по меньшей мере двух элементов. Элемент или элементы могут быть выбраны для обеспечения защиты изделия от окисления и/или коррозии. Например, элементы могут быть выбраны из реакционноспособного элемента или благородного металла.[0021] In general, the invention is directed to methods for forming a modified surface and / or subsurface region in an article that includes a nickel alloy, and to articles that include such a modified surface and / or subsurface region. In some examples, the article may include a turbine disk. The modified surface and / or subsurface region may be formed first by depositing at least one element on a substrate surface. In some examples, this layer can be formed on a part of the substrate, leaving the other part of the substrate uncoated. In other examples, a layer can be formed on almost all surfaces of the substrate. A layer may include many atoms, and this many atoms may include a single element or a mixture of at least two elements. The element or elements may be selected to protect the product from oxidation and / or corrosion. For example, the elements may be selected from a reactive element or a noble metal.

[0022] Элемент или элементы могут быть осаждены до толщины (измеренной в направлении, практически нормальном поверхности подложки) или плотности покрытия (измеренной, например, в граммах материала на квадратный сантиметр площади поверхности (г/см2)), которая приводит в результате к заданному составу в модифицированной подповерхностной области после введения элемента в модифицированную подповерхностную область.[0022] An element or elements can be deposited to a thickness (measured in a direction substantially normal to the surface of the substrate) or a coating density (measured, for example, in grams of material per square centimeter of surface area (g / cm 2 )), which results in a given composition in the modified subsurface region after introducing the element into the modified subsurface region.

[0023] После того как слой был осажден на поверхность подложки слой может быть подвергнут бомбардировке инертными (нереакционноспособными) ионами, такими как ксенон (Xe), гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr) или радон (Rn). Ионная бомбардировка может приводить к тому, что атомы в слое вводятся в подповерхностную область. В некоторых примерах ионная бомбардировка и введение элемента в модифицированную подповерхностную область могут практически не влиять на фазовый состав и/или микроструктуру подповерхностной области. Например, подповерхностная область может включать фазовый состав γ-Ni+γ'-Ni3Al перед введением элемента в подповерхностную область и также может включать фазовый состав γ-Ni+γ'-Ni3Al после введения элемента в подповерхностную область с образованием модифицированной подповерхностной области. В некоторых примерах введение элемента в подповерхностную область также может создавать остаточное напряжение в подповерхностной области.[0023] After the layer has been deposited on the surface of the substrate, the layer can be bombarded with inert (non-reactive) ions such as xenon (Xe), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr) or radon (Rn). Ion bombardment can cause atoms in the layer to be introduced into the subsurface region. In some examples, ion bombardment and introduction of an element into a modified subsurface region may have little effect on the phase composition and / or microstructure of the subsurface region. For example, the subsurface region may include the phase composition of γ-Ni + γ'-Ni 3 Al before introducing the element into the subsurface region and may also include the phase composition of γ-Ni + γ'-Ni 3 Al after introducing the element into the subsurface region to form a modified subsurface area. In some examples, introducing an element into the subsurface region can also create residual stress in the subsurface region.

[0024] Фиг.1 представляет собой концептуальное изображение, иллюстрирующее сечение одной примерной детали из сплава. В проиллюстрированном примере деталь из сплава включает диск 10 газотурбинного двигателя, используемый в газотурбинном двигателе. Диск 10 газотурбинного двигателя включает ободную часть 12, ступичную часть 14 и часть 16 с просверленным отверстием. В различных примерах диск 10 газотурбинного двигателя может представлять собой диск компрессора низкого, среднего и высокого давления (диск LPC, диск IPC или диск HPC), диск турбины низкого, среднего и высокого давления (диск LPT, диск IPT или диск HPT) или диск вентилятора.[0024] FIG. 1 is a conceptual view illustrating a cross section of one exemplary alloy part. In the illustrated example, the alloy part includes a gas turbine engine disk 10 used in a gas turbine engine. The gas turbine engine disk 10 includes a rim part 12, a hub part 14 and a part 16 with a drilled hole. In various examples, the gas turbine engine disk 10 may be a low, medium and high pressure compressor disk (LPC disk, IPC disk or HPC disk), low, medium and high pressure turbine disk (LPT disk, IPT disk or HPT disk) or a fan disk .

[0025] Хотя нижеследующее описание будет направлено главным образом на диск 10 газотурбинного двигателя, выполненный из сплава γ-Ni+γ'-Ni3Al, в других примерах деталь из сплава может содержать иное изделие или иную деталь, нежели диск 10 газотурбинного двигателя, или может содержать иной сплав. Например, деталь из сплава может представлять собой другую деталь высокотемпературной механической системы, такую как лопатка турбины или вал для авиационного двигателя, или может включать другое изделие из сплава, которому может быть полезна модифицированная подповерхностная область. В дополнение описываемые здесь методы могут быть применены к другим сплавам, таким как, например, сталь, алюминиевые сплавы, кобальтовые сплавы, титановые сплавы или тому подобное. В некоторых примерах деталь может включать два или более сплава, соединенных между собой, например, двухсплавный диск газотурбинного двигателя.[0025] Although the following description will be directed mainly to a gas turbine engine disk 10 made of a γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy, in other examples, the alloy part may contain a different article or part other than the gas turbine engine disk 10, or may contain a different alloy. For example, the alloy part may be another part of a high-temperature mechanical system, such as a turbine blade or shaft for an aircraft engine, or may include another alloy product, which may benefit from a modified subsurface region. In addition, the methods described herein can be applied to other alloys, such as, for example, steel, aluminum alloys, cobalt alloys, titanium alloys, or the like. In some examples, the part may include two or more alloys interconnected, for example, a twin-alloy disk of a gas turbine engine.

[0026] При эксплуатации в газотурбинном двигателе ободная часть 12 диска 10 газотурбинного двигателя может испытывать воздействие иных рабочих условий, нежели часть 16 с просверленным отверстием диска 10 газотурбинного двигателя. Например, часть 16 с просверленным отверстием может быть практически изолирована от газов, проходящих через газотурбинный двигатель, тогда как ободная часть 12 может быть подвержена воздействию этих газов. Вследствие этого ободная часть 12 может подвергаться воздействию более высоких температур и/или более коррозионной и/или окислительной среды, чем часть 16 с просверленным отверстием. Соответственно, части 16 с просверленным отверстием и ободной части 12 могут быть полезны различные механические и/или химические свойства, в том числе свойства вдоль поверхностных и/или подповерхностных областей части 16 с просверленным отверстием и ободной части 12. Например, части 16 с просверленным отверстием может быть полезным наличие высокой прочности на растяжение и высокой усталостной прочности при более низких температурах, тогда как ободной части 12 может быть полезным наличие улучшенного сопротивления ползучести при повышенных температурах, улучшенной стойкости к повреждениям и улучшенного сопротивления усталости с выдержками. Дополнительно или альтернативно ободной части 12 могут быть полезными покрытие или поверхностная область, которое(ая) обеспечивает защиту ободной части 12 от воздействия среды, например, от коррозии и/или окисления, тогда как часть 16 с просверленным отверстием может быть практически изолирована от горячих газов и не получит никакой пользы от покрытия или поверхностной области, которые обеспечивают защиту от воздействия среды.[0026] When used in a gas turbine engine, the rim portion 12 of the disk 10 of the gas turbine engine may experience other operating conditions than the part 16 with the drilled hole of the disk 10 of the gas turbine engine. For example, the drilled hole portion 16 may be substantially isolated from the gases passing through the gas turbine engine, while the rim portion 12 may be exposed to these gases. As a consequence, the rim portion 12 may be exposed to higher temperatures and / or a more corrosive and / or oxidizing environment than the drilled hole portion 16. Accordingly, various mechanical and / or chemical properties may be useful for the drilled hole portion 16 and the rim portion 12, including properties along the surface and / or subsurface regions of the drilled hole portion 16 and the rim portion 12. For example, the drilled hole portion 16 having high tensile strength and high fatigue strength at lower temperatures may be useful, while improved creep resistance at higher Temperature, improved damage tolerance and improved fatigue resistance excerpt. Additionally or alternatively to the rim portion 12, a coating or surface area may be useful which (s) protects the rim portion 12 from environmental influences, for example, from corrosion and / or oxidation, while the bore portion 16 can be substantially insulated from hot gases and will not receive any benefit from the coating or surface area, which provide protection from environmental influences.

[0027] На химические и механические свойства ободной части 12 и части 16 с просверленным отверстием могут оказывать влияние химический состав или металлографическая структура, фазовый состав и/или микроструктура соответствующей части 12 или 16. Диск 10 газотурбинного двигателя может быть выполнен из широкого диапазона сплавов, включая, например, жаропрочный сплав (суперсплав) на основе Ni. В некоторых примерах диск 10 газотурбинного двигателя может быть выполнен из жаропрочного сплава на основе Ni, имеющего фазовый состав γ-Ni+γ'-Ni3Al. В таких примерах γ-Ni может быть сплошной фазой, например, матрицей, а γ'-Ni3Al может быть дисперсной фазой, например, выделившейся фазой. Фаза γ'-Ni3Al может выделяться в четко выраженные, практически однородные домены внутри матричной фазы γ-Ni.[0027] The chemical and mechanical properties of the rim part 12 and part 16 with the drilled hole may be affected by the chemical composition or metallographic structure, phase composition and / or microstructure of the corresponding part 12 or 16. The disk 10 of the gas turbine engine can be made of a wide range of alloys, including, for example, a heat-resistant alloy (superalloy) based on Ni. In some examples, the gas turbine engine disk 10 may be made of a heat-resistant Ni-based alloy having a phase composition of γ-Ni + γ'-Ni 3 Al. In such examples, γ-Ni may be a continuous phase, for example, a matrix, and γ'-Ni 3 Al may be a dispersed phase, for example, a precipitated phase. The γ'-Ni 3 Al phase can be released into distinct, almost uniform domains within the γ-Ni matrix phase.

[0028] В некоторых примерах домены выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут быть классифицированы на домены первичной выделившейся фазы, домены вторичной выделившейся фазы, домены третичной выделившейся фазы или их комбинации. Наименование «первичная», «вторичная» или «третичная» может относиться к тому способу, которым были сформированы домены выделившейся фазы γ'-Ni3Al, или к тому, как домены выделившейся фазы реагируют на термическую обработку. Например, домены первичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут оставаться практически нерастворенными и даже могут укрупняться, когда сплав подвергают термической обработке ниже температуры фазового перехода сплава. В некоторых примерах объемная доля доменов первичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al определяется температурой, при которой выполняют термическую обработку, а размер доменов первичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al определяется продолжительностью термической обработки. Напротив, домены вторичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al практически растворяются в матричной фазе, когда сплав подвергают термической обработке выше нижнего порогового значения температуры и ниже температуры фазового перехода сплава. Домены вторичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al образуются во время охлаждения сплава от относительно высоких температур. Домены третичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al также могут растворяться в матричной фазе, когда сплав подвергают термической обработке выше нижнего порогового значения температуры и ниже температуры фазового перехода сплава. Домены третичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут образовываться во время охлаждения сплава при относительно более низких температурах. В дополнение домены третичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут укрупняться во время старения, тогда как домены первичной и вторичной выделившихся фаз γ'-Ni3Al могут быть относительно неподверженными влиянию старения.[0028] In some examples, the domains of the precipitated phase of γ'-Ni 3 Al can be classified into domains of the primary precipitate, domains of the secondary precipitate, domains of the tertiary precipitate, or a combination thereof. The name “primary”, “secondary” or “tertiary” may refer to the way in which the domains of the precipitated γ'-Ni 3 Al phase were formed, or to how the domains of the precipitated phase react to heat treatment. For example, the domains of the primary precipitated γ'-Ni 3 Al phase may remain practically undissolved and may even become larger when the alloy is subjected to heat treatment below the phase transition temperature of the alloy. In some examples, the volume fraction of the domains of the primary precipitated γ'-Ni 3 Al phase is determined by the temperature at which the heat treatment is performed, and the size of the domains of the primary precipitated γ'-Ni 3 Al phase is determined by the duration of the heat treatment. On the contrary, the domains of the secondary precipitated γ'-Ni 3 Al phase practically dissolve in the matrix phase, when the alloy is subjected to heat treatment above the lower threshold temperature and below the phase transition temperature of the alloy. The domains of the secondary precipitated γ'-Ni 3 Al phase are formed during cooling of the alloy from relatively high temperatures. The domains of the tertiary precipitated phase γ'-Ni 3 Al can also dissolve in the matrix phase, when the alloy is subjected to heat treatment above the lower threshold temperature and below the phase transition temperature of the alloy. The domains of the tertiary precipitated phase γ'-Ni 3 Al can be formed during cooling of the alloy at relatively lower temperatures. In addition, the domains of the tertiary precipitated phase of γ'-Ni 3 Al may become larger during aging, while the domains of the primary and secondary precipitated phases of γ'-Ni 3 Al may be relatively unaffected by aging.

[0029] В некоторых примерах домены выделившейся фазы γ'-Ni3Al также могут быть классифицированы на основе среднего диаметра доменов выделившейся фазы. Например, домены третичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут иметь средний диаметр между примерно 10 нанометрами (нм) и примерно 50 нм (примерно 0,01 микрометра (мкм) и примерно 0,05 мкм), а домены вторичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут иметь средний диаметр между примерно 100 нм и примерно 300 нм (примерно 0,1 мкм и примерно 0,3 мкм). Домены первичной выделившейся фазы γ'-Ni3Al могут иметь средний диаметр между примерно 1 мкм и примерно 3 мкм.[0029] In some examples, the domains of the precipitated phase of γ'-Ni 3 Al can also be classified based on the average diameter of the domains of the precipitated phase. For example, the domains of the tertiary precipitated phase γ'-Ni 3 Al may have an average diameter between about 10 nanometers (nm) and about 50 nm (about 0.01 micrometers (microns) and about 0.05 microns), and the domains of the secondary precipitated phase γ '-Ni 3 Al may have an average diameter between about 100 nm and about 300 nm (about 0.1 μm and about 0.3 μm). The domains of the primary precipitated phase γ′-Ni 3 Al may have an average diameter between about 1 μm and about 3 μm.

[0030] В некоторых примерах объемная доля доменов выделившейся фазы γ'-Ni3Al и тип доменов выделившейся фазы γ'-Ni3Al (например, первичной, вторичной, третичной) могут оказывать влияние на свойства диска 10 газотурбинного двигателя, такие как, например, прочность на растяжение, усталостная прочность, сопротивление ползучести, стойкость к повреждениям или сопротивление усталости с выдержками.[0030] In some examples, the volume fraction of the domains of the precipitated γ'-Ni 3 Al phase and the type of domains of the precipitated γ'-Ni 3 Al phase (eg, primary, secondary, tertiary) can affect the properties of the disk 10 of the gas turbine engine, such as for example, tensile strength, fatigue strength, creep resistance, damage resistance or endurance fatigue resistance.

[0031] Конкретный химический состав сплава также может влиять на свойства диска 10 газотурбинного двигателя, даже в пределах единого фазового состава. Например, относительные количества элементов в сплаве могут влиять на механические свойства сплава, такие как прочность на растяжение, усталостная прочность, сопротивление ползучести, стойкость к повреждениям или сопротивлению усталости с выдержками. Подобным образом относительные количества элементов в сплаве могут влиять на химические свойства сплава, такие как стойкость к окислению, коррозионная стойкость или тому подобные. В некоторых случаях химический состав сплава может проявлять конкурирующие эффекты, например, может оказывать вредное влияние на по меньшей мере одно механическое или химическое свойство, в то же время благоприятно влияя на по меньшей мере одно другое механическое или химическое свойство. Как здесь описано, один метод уравновешивания эффектов различных составов состоит в формировании модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области, что приводит в результате к заданным характеристикам поверхностной и/или подповерхностной области, в то же время сохраняя иной состав, а значит, и потенциально иные заданные характеристики, в объеме сплава.[0031] The specific chemical composition of the alloy can also affect the properties of the disk 10 of the gas turbine engine, even within a single phase composition. For example, the relative amounts of elements in the alloy can affect the mechanical properties of the alloy, such as tensile strength, fatigue strength, creep resistance, damage resistance or endurance fatigue resistance. Similarly, the relative amounts of elements in the alloy can affect the chemical properties of the alloy, such as oxidation resistance, corrosion resistance, or the like. In some cases, the chemical composition of the alloy can exhibit competing effects, for example, it can adversely affect at least one mechanical or chemical property, while at the same time favorably affect at least one other mechanical or chemical property. As described here, one method of balancing the effects of various compositions is to form a modified surface and / or subsurface region, which results in predetermined characteristics of the surface and / or subsurface region, while preserving a different composition, and hence potentially different preset characteristics, in the volume of the alloy.

[0032] В некоторых примерах описываемые здесь методы могут быть применены только к некоторым частям детали из сплава, такой как диск 10 газотурбинного двигателя. Например, как описано выше, практически только ободная часть 12 диска 10 газотурбинного двигателя может подвергаться воздействию газов, проходящих через газотурбинный двигатель. Вследствие этого ободная часть 12 может включать модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область, которая может вносить вклад в стойкость к окислению и/или коррозии ободной части 12, в то время как часть 16 с просверленным отверстием может не включать модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. В других примерах практически все поверхности диска 10 газотурбинного двигателя, в том числе часть 16 с просверленным отверстием, ступичная часть 14 и ободная часть 12 могут включать модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область.[0032] In some examples, the methods described herein can only be applied to some parts of an alloy part, such as a turbine engine disk 10. For example, as described above, practically only the rim portion 12 of the disk 10 of the gas turbine engine can be exposed to gases passing through the gas turbine engine. As a consequence, the rim portion 12 may include a modified surface and / or subsurface region, which may contribute to the oxidation and / or corrosion resistance of the rim portion 12, while the drilled hole portion 16 may not include the modified surface and / or subsurface region . In other examples, substantially all surfaces of a gas turbine engine disk 10, including a drilled hole portion 16, a hub portion 14, and a rim portion 12 may include a modified surface and / or subsurface region.

[0033] Фиг.2 представляет собой блок-схему одного примера метода формирования модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области в подложке из сплава, такой как диск 10 газотурбинного двигателя. Фиг.2 будет описана с одновременным обращением к фиг.3А и 3В для простоты описания. Однако будет понятно, что подложка 32 из сплава по Фиг.3А и 3В может составлять часть ободной части 12, ступичной части 14 и/или части 16 с просверленным отверстием диска 10 газотурбинного двигателя.[0033] FIG. 2 is a flowchart of one example of a method for forming a modified surface and / or subsurface region in an alloy substrate, such as a turbine engine disk 10. FIG. 2 will be described while referring to FIGS. 3A and 3B for ease of description. However, it will be understood that the alloy substrate 32 of FIGS. 3A and 3B may form part of the rim portion 12, hub part 14 and / or part 16 with a drilled hole in the disk 10 of the gas turbine engine.

[0034] Метод, проиллюстрированный на фиг.1, включает в себя формирование (22) слоя 36, который включает множество атомов поверхности 34 подложки 32 из сплава. Как описано выше, подложка 32 из сплава может включать никелевый сплав, такой как жаропрочный сплав на основе никеля. В некоторых примерах подложка 32 из сплава может включать никелевый сплав, который имеет фазовый состав γ-Ni+γ'-Ni3Al. Как будет описано ниже в отношении фиг.8 и 9, в некоторых примерах подложка 32 из сплава может быть подвергнута термической обработке или иной технологической стадии, которая удаляет практически весь третичный γ'-Ni3Al из по меньшей мере той части подложки 32 из сплава, которая будет включать модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. В других примерах подложка 32 из сплава может включать любые заданные фазовый состав и микроструктуру, включая, например, по меньшей мере одно из первичного γ'-Ni3Al, вторичного γ'-Ni3Al и/или третичного γ'-Ni3Al.[0034] The method illustrated in FIG. 1 includes forming (22) a layer 36 that includes a plurality of atoms of the surface 34 of the alloy substrate 32. As described above, the alloy substrate 32 may include a nickel alloy, such as a heat resistant nickel-based alloy. In some examples, the alloy substrate 32 may include a nickel alloy that has a phase composition of γ-Ni + γ'-Ni 3 Al. As will be described below with respect to FIGS. 8 and 9, in some examples, the alloy substrate 32 may be subjected to a heat treatment or other process step that removes substantially all of the tertiary γ'-Ni 3 Al from at least that portion of the alloy substrate 32 , which will include a modified surface and / or subsurface region. In other examples, the alloy substrate 32 may include any given phase composition and microstructure, including, for example, at least one of primary γ'-Ni 3 Al, secondary γ'-Ni 3 Al, and / or tertiary γ'-Ni 3 Al .

[0035] Слой 36 может включать по меньшей мере один элемент, а в некоторых примерах может состоять, по существу, из единственного элемента. В других примерах слой 36 может включать по меньшей мере два элемента. Элемент или элементы в слое 36 могут быть выбраны, например, из реакционноспособного элемента или благородного металла. Используемые здесь благородные металлы включают Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt и Au. Используемые здесь реакционноспособные элементы включают Y, La, Hf, Zr, Ce, Si и Cr. В некоторых примерах реакционноспособные элементы могут быть подразделены на подкатегории: основной легирующий элемент (Cr), второстепенный легирующий элемент (Si) и следовые легирующие элементы (Y, Hf, Zr, La и Ce, совокупно называемые редкоземельными реакционноспособными элементами).[0035] Layer 36 may include at least one element, and in some examples may consist essentially of a single element. In other examples, layer 36 may include at least two elements. The element or elements in the layer 36 can be selected, for example, from a reactive element or a noble metal. Noble metals used here include Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt and Au. Reactive elements used herein include Y, La, Hf, Zr, Ce, Si, and Cr. In some examples, the reactive elements can be divided into subcategories: the main alloying element (Cr), the secondary alloying element (Si) and trace alloying elements (Y, Hf, Zr, La and Ce, collectively called rare-earth reactive elements).

[0036] Слой 36 может быть осажден до толщины (измеренной в направлении, практически нормальном поверхности 34) или плотности покрытия (измеренной в г/см2), достаточной для обеспечения заданной концентрации элемента или элементов в модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области после введения атомов в слое 36 в модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. Например, толщина или плотность покрытия, которая будет приводить к заданной концентрации элемента, может быть определена на основе глубины модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области, измеренной в направлении, практически нормальном поверхности 34, и заданной концентрации элемента внутри объема модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области.[0036] Layer 36 may be deposited to a thickness (measured in a direction substantially normal to surface 34) or a coating density (measured in g / cm 2 ) sufficient to provide a given concentration of the element or elements in the modified surface and / or subsurface region after administration atoms in the layer 36 into the modified surface and / or subsurface region. For example, the thickness or density of the coating, which will lead to a given concentration of the element, can be determined based on the depth of the modified surface and / or subsurface region, measured in a direction almost normal to the surface 34, and a given concentration of the element inside the volume of the modified surface and / or subsurface area.

[0037] Слой 36 может быть осажден с использованием любого метода, которым можно осадить слой 36 до регулируемой толщины или плотности покрытия. В некоторых примерах может быть использован метод осаждения, которым можно осадить слой 36 при относительно низких температурах, например, ниже примерно 1500°F (примерно 815°С) или предпочтительно ниже примерно 1400°F (примерно 760°С). Осаждение при относительно низкой температуре может способствовать осаждению слоя 36 без существенного влияния на микроструктуру или фазовый состав подложки 32. Дополнительно или альтернативно осаждение при относительно низкой температуре может уменьшать или практически устранять взаимную диффузию элементов между слоем 36 и подложкой 32 из сплава. В некоторых примерах слой 36 может быть осажден методом непосредственного осаждения из паровой фазы (DVD), электроосаждения, наномасштабного электроосаждения, химического осаждения из паров металлоорганических соединений (MO-CVD), плазмостимулированного физического осаждения из паровой фазы (PA-PVD) или тому подобного.[0037] Layer 36 can be deposited using any method by which layer 36 can be deposited to an adjustable coating thickness or density. In some examples, a deposition method can be used by which layer 36 can be deposited at relatively low temperatures, for example, below about 1500 ° F (about 815 ° C) or preferably below about 1400 ° F (about 760 ° C). Deposition at a relatively low temperature can facilitate deposition of the layer 36 without significantly affecting the microstructure or phase composition of the substrate 32. Additionally or alternatively, deposition at a relatively low temperature can reduce or substantially eliminate the mutual diffusion of elements between the layer 36 and the alloy substrate 32. In some examples, layer 36 can be vapor deposition (DVD), electrodeposition, nanoscale electrodeposition, chemical vapor deposition of organometallic compounds (MO-CVD), plasma-stimulated physical vapor deposition (PA-PVD), or the like.

[0038] После того как слой 36 был осажден на поверхность 34, слой 36 подвергают бомбардировке инертными ионами с использованием ионной бомбардировки (24). В некоторых примерах инертные ионы включают благородный газ, такой как He, Ne, Ar, Kr, Xe или Rn. В некоторых вариантах реализации могут быть предпочтительными более тяжелые ионы, такие как, например, Xe или Rn.[0038] After layer 36 has been deposited on surface 34, layer 36 is subjected to inert ion bombardment using ion bombardment (24). In some examples, inert ions include a noble gas such as He, Ne, Ar, Kr, Xe or Rn. In some embodiments, heavier ions, such as, for example, Xe or Rn, may be preferred.

[0039] Инертные ионы могут быть ускорены к слою 36 с уровнем энергии, достаточным для того, чтобы соударяться с атомами в слое 36 и вызывать введение атомов в подложку 32 из сплава на заданную глубину. Например, инертные ионы могут быть ускорены до уровня энергии, достаточного для введения атомов в слое 36 в подложку 32 из сплава на глубину вплоть до примерно 0,3 мкм (измеренную в направлении, практически нормальном поверхности 34). В других примерах инертные ионы могут быть ускорены до уровня энергии, достаточного для введения атомов в слое 36 в подложку 32 из сплава на меньшую глубину, например, любую глубину между 0 (нулем) мкм и примерно 0,3 мкм.[0039] Inert ions can be accelerated to layer 36 with an energy level sufficient to collide with atoms in layer 36 and cause atoms to be introduced into alloy substrate 32 to a predetermined depth. For example, inert ions can be accelerated to an energy level sufficient to introduce atoms in the layer 36 into the alloy substrate 32 to a depth of up to about 0.3 μm (measured in a direction almost normal to surface 34). In other examples, inert ions can be accelerated to an energy level sufficient to introduce atoms in the layer 36 into the alloy substrate 32 to a shallower depth, for example, any depth between 0 (zero) μm and about 0.3 μm.

[0040] В некоторых примерах инертные ионы могут быть ускорены до различных уровней энергии, так что атомы в слое 36 вводятся в подложку 32 из сплава на различные глубины. Например, инертные ионы могут быть ускорены до уровней энергии, которые приводят к тому, что атомы в слое 36 вводятся в подложку 32 из сплава на глубины, варьирующиеся практически непрерывно от 0 мкм до максимальной глубины модифицированной подповерхностной области 38. В различных примерах максимальная глубина модифицированной подповерхностной области 38 может составлять от примерно 0,01 мкм до примерно 0,3 мкм. Таким образом, ионная бомбардировка может быть использована для введения атомов слоя 36 практически по всей глубине модифицированной подповерхностной области 38.[0040] In some examples, inert ions can be accelerated to various energy levels, so that the atoms in layer 36 are introduced into the alloy substrate 32 at various depths. For example, inert ions can be accelerated to energy levels that cause atoms in the layer 36 to be introduced into the alloy substrate 32 to depths that vary almost continuously from 0 μm to the maximum depth of the modified subsurface region 38. In various examples, the maximum depth of the modified the subsurface region 38 may be from about 0.01 microns to about 0.3 microns. Thus, ion bombardment can be used to introduce atoms of the layer 36 along almost the entire depth of the modified subsurface region 38.

[0041] В некоторых вариантах реализации введение атомов из слоя 36 в модифицированную подповерхностную область 38 может создавать напряжение в подложке 32 из сплава по меньшей мере в модифицированной подповерхностной области 38. Напряжение может придавать вязкость поверхностной области, подобно другим методам получения сжимающих поверхностных напряжений, таким как нагартовка. Модифицированная подповерхностная область 38 с приданной вязкостью может обеспечивать повышенную устойчивость к высокотемпературной ползучести или повышенное сопротивление распространению трещин в модифицированной подповерхностной области 38 по сравнению с подложкой 32 из сплава, в которой не были созданы такие напряжения.[0041] In some embodiments, the introduction of atoms from the layer 36 into the modified subsurface region 38 can create stress in the alloy substrate 32 at least in the modified subsurface region 38. Stress can impart viscosity to the surface region, similar to other methods for producing compressive surface stresses, such like a freighter. The modified viscosity subsurface region 38 may provide increased resistance to high temperature creep or increased crack propagation resistance in the modified subsurface region 38 compared to an alloy substrate 32 in which such stresses have not been generated.

[0042] В некоторых случаях применение ионной бомбардировки для формирования модифицированной подповерхностной области 38 в подложке 32 из сплава может способствовать образованию модифицированной подповерхностной области 38 без существенного изменения микроструктуры и/или фазового состава подложки 32 из сплава в модифицированной подповерхностной области 38. Например, как описано выше, подложка 32 из сплава может включать фазовый состав γ-Ni+γ'-Ni3Al перед введением атомов в слое 36 в модифицированную подповерхностную область 38 путем ионной бомбардировки. В некоторых примерах введение атомов из слоя 36 в модифицированную подповерхностную область 38 путем ионной бомбардировки оставляет фазовый состав γ-Ni+γ'-Ni3Al в модифицированной подповерхностной области 38 практически неизмененным.[0042] In some cases, the use of ion bombardment to form the modified subsurface region 38 in the alloy substrate 32 can contribute to the formation of the modified subsurface region 38 without substantially changing the microstructure and / or phase composition of the alloy substrate 32 in the modified subsurface region 38. For example, as described above, the alloy substrate 32 may include a phase composition of γ-Ni + γ'-Ni 3 Al before introducing atoms in the layer 36 into the modified subsurface region 38 by an ion bomb radiation. In some examples, the introduction of atoms from layer 36 into the modified subsurface region 38 by ion bombardment leaves the phase composition of γ-Ni + γ'-Ni 3 Al in the modified subsurface region 38 virtually unchanged.

[0043] В некоторых вариантах реализации использование ионной бомбардировки для формирования модифицированной подповерхностной области 38 может способствовать образованию модифицированной подповерхностной области 38, в то же время оставляя внешние размеры подложки 32 из сплава практически неизмененными. Это может быть полезным в тех применениях, где размеры подложки 32 из сплава имеют малые допуски и точно выдерживаются.[0043] In some embodiments, the use of ion bombardment to form the modified subsurface region 38 may contribute to the formation of the modified subsurface region 38, while at the same time leaving the outer dimensions of the alloy substrate 32 unchanged. This may be useful in applications where the dimensions of the alloy substrate 32 are small tolerances and are accurately maintained.

[0044] Стадия ионной бомбардировки (24) может быть осуществлена при относительно низкой температуре, например, ниже примерно 1500°F (примерно 815°С) или предпочтительно ниже примерно 1400°F (примерно 760°С), которая, как описано выше, может не оказывать существенного влияния на микроструктуру или фазовый состав подложки 32 из сплава. Дополнительно поддержание слоя 36 и подложки 32 из сплава при относительно низкой температуре может уменьшить или практически устранить взаимную диффузию элементов в подложке 32 из сплава и слое 36.[0044] The ion bombardment step (24) can be carried out at a relatively low temperature, for example, below about 1500 ° F (about 815 ° C) or preferably below about 1400 ° F (about 760 ° C), which, as described above, may not significantly affect the microstructure or phase composition of the alloy substrate 32. Additionally, maintaining the layer 36 and the alloy substrate 32 at a relatively low temperature can reduce or virtually eliminate the mutual diffusion of elements in the alloy substrate 32 and the layer 36.

[0045] После завершения ионной бомбардировки и введения элемента или элементов слоя 36 в модифицированную подповерхностную область 38, модифицированная подповерхностная область 38 может включать заданное количество элемента или элементов, которые были осаждены в слой 36. Например, слой 36 может включать по меньшей мере один благородный металл и/или по меньшей мере один реакционноспособный элемент. В некоторых примерах, в которых модифицированная подповерхностная область 38 включает по меньшей мере один реакционноспособный элемент, этот по меньшей мере один реакционноспособный элемент может представлять собой по меньшей мере один основной легирующий элемент (Cr), второстепенный легирующий элемент (Si) или следовый легирующий элемент (Y, Hf, Zr, La и Ce, в совокупности - редкоземельные реакционноспособные элементы).[0045] After the ion bombardment is completed and the element or elements of layer 36 are introduced into the modified subsurface region 38, the modified subsurface region 38 may include a predetermined number of element or elements that have been deposited in the layer 36. For example, layer 36 may include at least one noble a metal and / or at least one reactive element. In some examples, in which the modified subsurface region 38 includes at least one reactive element, this at least one reactive element may be at least one primary alloying element (Cr), secondary alloying element (Si), or trace alloying element ( Y, Hf, Zr, La, and Ce, collectively, rare-earth reactive elements).

[0046] Когда слой 36 включает по меньшей мере один благородный металл, модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 20 весовых процентов (вес.%) упомянутого по меньшей мере одного благородного металла, независимо от того, включает ли слой 36 единственный благородный металл или два или более благородных металла. В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 10 вес.% упомянутого по меньшей мере одного благородного металла, независимо от того, включает ли слой 36 единственный благородный металл или два или более благородных металла. В примерах, в которых слой 36 включает по меньшей мере один благородный металл, модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 1 вес.% упомянутого по меньшей мере одного благородного металла (например, между примерно 1 вес.% и примерно 20 вес.% или между примерно 1 вес.% и примерно 10 вес.%). В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 2,5 вес.% упомянутого по меньшей мере одного благородного металла (например, между примерно 2,5 вес.% и примерно 20 вес.% или между примерно 2,5 вес.% и примерно 10 вес.%).[0046] When the layer 36 includes at least one noble metal, the modified subsurface region 38 may include less than about 20 weight percent (wt.%) Of said at least one noble metal, regardless of whether the layer 36 includes a single noble metal or two or more noble metals. In some examples, the modified subsurface region 38 may include less than about 10 weight percent of said at least one noble metal, regardless of whether layer 36 includes a single noble metal or two or more noble metals. In examples in which the layer 36 includes at least one noble metal, the modified subsurface region 38 may include at least about 1 wt.% Of said at least one noble metal (for example, between about 1 wt.% And about 20 wt. % or between about 1 wt.% and about 10 wt.%). In some examples, the modified subsurface region 38 may include at least about 2.5 weight percent of said at least one noble metal (for example, between about 2.5 weight percent and about 20 weight percent, or between about 2.5 weight % and about 10% by weight).

[0047] Когда слой 36 включает Cr, модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 30 вес.% Cr. В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 20 вес.% Cr. В других примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 10 вес.% Cr. В примерах, в которых слой 36 включает Cr, модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 1 вес.% Cr (например, между примерно 1 вес.% и примерно 30 вес.%, или между примерно 1 вес.% и примерно 20 вес.%, или между примерно 1 вес.% и примерно 10 вес.%). В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 5 вес.% Cr (например, между примерно 5 вес.% и примерно 30 вес.%, или между примерно 5 вес.% и примерно 20 вес.%, или между примерно 5 вес.% и примерно 10 вес.%).[0047] When the layer 36 includes Cr, the modified subsurface region 38 may include less than about 30 wt.% Cr. In some examples, the modified subsurface region 38 may include less than about 20 wt.% Cr. In other examples, the modified subsurface region 38 may include less than about 10 wt.% Cr. In examples in which layer 36 includes Cr, the modified subsurface region 38 may include at least about 1 wt.% Cr (for example, between about 1 wt.% And about 30 wt.%, Or between about 1 wt.% And about 20 wt.%, Or between about 1 wt.% And about 10 wt.%). In some examples, the modified subsurface region 38 may include at least about 5 wt.% Cr (for example, between about 5 wt.% And about 30 wt.%, Or between about 5 wt.% And about 20 wt.%, Or between about 5 wt.% and about 10 wt.%).

[0048] Когда слой 36 включает по меньшей мере один редкоземельный реакционноспособный элемент (например, Y, Hf, Zr, La и/или Ce), модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 1 вес.% упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента, независимого от того, включает ли слой 36 единственный редкоземельный реакционноспособный элемент или по меньшей мере два редкоземельных реакционноспособных элемента. В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 0,1 вес.% упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента, независимо от того, включает ли слой 36 единственный редкоземельный реакционноспособный элемент или по меньшей мере два редкоземельных реакционноспособных элемента. В примерах, в которых слой 36 включает по меньшей мере один редкоземельный реакционноспособный элемент, модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 0,005 вес.% упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента (например, между 0,005 вес.% и примерно 1 вес.% или между 0,005 вес.% и примерно 0,1 вес.%). В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 0,01 вес.% упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента (например, между примерно 0,01 вес.% и примерно 1 вес.% или между примерно 0,01 вес.% и примерно 0,1 вес.%).[0048] When layer 36 includes at least one rare earth reactive element (eg, Y, Hf, Zr, La and / or Ce), the modified subsurface region 38 may include less than about 1 wt.% Of said at least one rare earth reactive an element independent of whether layer 36 includes a single rare earth reactive element or at least two rare earth reactive elements. In some examples, the modified subsurface region 38 may include less than about 0.1% by weight of the at least one rare earth reactive element, whether layer 36 includes a single rare earth reactive element or at least two rare earth reactive elements. In examples in which layer 36 includes at least one rare earth reactive element, the modified subsurface region 38 may include at least about 0.005 wt.% Of said at least one rare earth reactive element (for example, between 0.005 wt.% And about 1 weight % or between 0.005% by weight and about 0.1% by weight). In some examples, the modified subsurface region 38 may include at least about 0.01 weight percent of said at least one rare earth reactive element (for example, between about 0.01 weight percent and about 1 weight percent, or between about 0.01 wt.% and about 0.1 wt.%).

[0049] Когда слой 36 включает Si, модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 2 вес.% Si. В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 1 вес.% Si. В примерах, в которых слой 36 включает Si, модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 0,005 вес.% Si (например, между 0,005 вес.% и примерно 2 вес.% или между 0,005 вес.% и примерно 1 вес.%). В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать по меньшей мере примерно 0,01 вес.% Si (например, между 0,01 вес.% и примерно 2 вес.% или между 0,01 вес.% и примерно 1 вес.%).[0049] When the layer 36 includes Si, the modified subsurface region 38 may include less than about 2 wt.% Si. In some examples, the modified subsurface region 38 may include less than about 1 wt.% Si. In examples in which the layer 36 includes Si, the modified subsurface region 38 may include at least about 0.005 wt.% Si (for example, between 0.005 wt.% And about 2 wt.% Or between 0.005 wt.% And about 1 wt. %). In some examples, the modified subsurface region 38 may include at least about 0.01 wt.% Si (for example, between 0.01 wt.% And about 2 wt.% Or between 0.01 wt.% And about 1 wt.% )

[0050] В некоторых примерах в состав слоя 36 могут входить по меньшей мере один редкоземельный реакционноспособный элемент и Si. Тогда модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 2 вес.% в сумме упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента и Si. В некоторых примерах модифицированная подповерхностная область 38 может включать менее чем примерно 1 вес.% в сумме упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента и Si.[0050] In some examples, layer 36 may include at least one rare earth reactive element and Si. Then, the modified subsurface region 38 may include less than about 2 wt.% In the sum of said at least one rare earth reactive element and Si. In some examples, the modified subsurface region 38 may include less than about 1 wt.% In the sum of the at least one rare earth reactive element and Si.

[0051] В некоторых примерах состав модифицированной подповерхностной области 38 может изменяться в зависимости от глубины в пределах подложки 32 из сплава. Например, состав модифицированной подповерхностной области 38 может быть более подобен составу подложки 32 из сплава на границе модифицированной подповерхностной области 38 и подложки 32 из сплава и может больше отличаться от состава подложки 32 из сплава ближе к поверхности 34. В некоторых примерах такой градиент состава может сокращать риск отслоения или откалывания модифицированной подповерхностной области 38 от подложки 32 из сплава, например, может увеличивать адгезию между модифицированной подповерхностной областью 38 и подложкой 32 из сплава. В некоторых примерах перечисленные выше составы могут относиться к среднему составу внутри модифицированной подповерхностной области 38.[0051] In some examples, the composition of the modified subsurface region 38 may vary depending on the depth within the alloy substrate 32. For example, the composition of the modified subsurface region 38 may be more similar to the composition of the alloy substrate 32 at the interface between the modified subsurface region 38 and the alloy substrate 32, and may differ more from the composition of the alloy substrate 32 closer to surface 34. In some examples, such a composition gradient may reduce the risk of peeling or chipping of the modified subsurface region 38 from the alloy substrate 32, for example, may increase the adhesion between the modified subsurface region 38 and the substrate 32 of c melt. In some examples, the above compositions may relate to the average composition within the modified subsurface region 38.

[0052] Хотя это не показано на фиг.2, в некоторых вариантах реализации метод может включать стадию термической обработки после ионной бомбардировки. Эта стадия термической обработки может быть выполнена для окисления Cr или Al, присутствующего в модифицированной подповерхностной области 38, с образованием оксидной пленки на поверхности 34. Оксидная пленка может уменьшать или практически устранять дальнейшие окисление и/или коррозию подложки 32 из сплава и, таким образом, может обеспечивать защиту подложки 32 из сплава от воздействия среды. Элементы, присутствующие в модифицированной подповерхностной области 38, могут вносить вклад в образование оксидной пленки, могут повышать адгезию оксидной пленки к поверхности 34 или могут снижать скорость дальнейшего окисления. Например, Cr может окисляться с образованием оксидной пленки. Реакционноспособный элемент может обеспечивать устойчивость к окислению, например, снижать скорость дальнейшего окисления и дополнительно или альтернативно может повышать адгезию оксидной пленки к поверхности 34. Благородные металлы также могут вносить свой вклад в устойчивость к дальнейшему окислению.[0052] Although not shown in FIG. 2, in some embodiments, the method may include a heat treatment step after ion bombardment. This heat treatment step can be performed to oxidize Cr or Al present in the modified subsurface region 38 to form an oxide film on surface 34. The oxide film can reduce or virtually eliminate further oxidation and / or corrosion of the alloy substrate 32 and thus can protect the substrate 32 of the alloy from the effects of the environment. Elements present in the modified subsurface region 38 may contribute to the formation of the oxide film, may increase the adhesion of the oxide film to surface 34, or may reduce the rate of further oxidation. For example, Cr can oxidize to form an oxide film. The reactive element can provide oxidation stability, for example, reduce the rate of further oxidation and additionally or alternatively increase the adhesion of the oxide film to surface 34. Noble metals can also contribute to resistance to further oxidation.

[0053] В то время как фиг.2, 3А и 3В описывали метод, включающий осаждение единственного слоя 36 на поверхность 34, в других вариантах реализации метод может включать осаждение множественных слоев на поверхность 34. В некоторых примерах множественные слои могут включать различные элементы. Фиг.4, 5А и 5В иллюстрируют один пример такого метода.[0053] While FIGS. 2, 3A and 3B described a method comprising depositing a single layer 36 on a surface 34, in other embodiments, the method may include depositing multiple layers on a surface 34. In some examples, multiple layers may include various elements. 4, 5A and 5B illustrate one example of such a method.

[0054] Как показано на фиг.4, метод может включать осаждение (42) первого слоя 52 на поверхность 34 подложки 32 из сплава. Первый слой 52 может включать множество атомов и включает по меньшей мере один элемент. В некоторых примерах первый слой 52 может состоять, по существу, из единственного элемента, тогда как в других примерах первый слой 52 может включать по меньшей мере два элемента. Как описано выше, элемент или элементы могут быть выбраны из реакционноспособного элемента и/или благородного металла.[0054] As shown in FIG. 4, the method may include depositing (42) the first layer 52 on the surface 34 of the alloy substrate 32. The first layer 52 may include many atoms and includes at least one element. In some examples, the first layer 52 may consist essentially of a single element, while in other examples, the first layer 52 may include at least two elements. As described above, the element or elements may be selected from a reactive element and / or a noble metal.

[0055] Первый слой 52 может быть осажден до толщины (измеренной в направлении, практически нормальном поверхности 34) или плотности покрытия (измеренной в г/см2), достаточной для обеспечения заданной концентрации элемента или элементов в модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области после введения атомов первого слоя 52 в модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. Например, толщина или плотность покрытия, необходимая для обеспечения заданной концентрации элемента, может быть определена на основе глубины модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области, измеренной в направлении, практически нормальном поверхности 34, и заданной концентрации элемента внутри объема модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области.[0055] The first layer 52 may be deposited to a thickness (measured in a direction substantially normal to surface 34) or a coating density (measured in g / cm 2 ) sufficient to provide a given concentration of the element or elements in the modified surface and / or subsurface region after introducing the atoms of the first layer 52 into the modified surface and / or subsurface region. For example, the thickness or density of the coating necessary to provide a given element concentration can be determined based on the depth of the modified surface and / or subsurface region, measured in a direction almost normal to the surface 34, and the given concentration of the element inside the volume of the modified surface and / or subsurface region .

[0056] Первый слой 52 может быть осажден с использованием любого метода, которым можно осадить первый слой 52 до регулируемой толщины или плотности покрытия. В некоторых примерах может быть использован метод осаждения, которым можно осадить первый слой 52 при относительно низких температурах, например, ниже примерно 1500°F (примерно 815°С) или предпочтительно ниже примерно 1400°F (примерно 760°С). Осаждение при относительно низкой температуре может способствовать осаждению первого слоя 52 без существенного влияния на микроструктуру или фазовый состав подложки 32 из сплава. Дополнительно или альтернативно осаждение при относительно низкой температуре может уменьшать или практически устранять взаимную диффузию элементов между первым слоем 52 и подложкой 32 из сплава. В некоторых примерах первый слой 52 может быть осажден методом DVD, электроосаждения, наномасштабного электроосаждения, MO-CVD, PA-PVD или тому подобного.[0056] The first layer 52 can be deposited using any method by which the first layer 52 can be deposited to an adjustable coating thickness or density. In some examples, a deposition method can be used by which the first layer 52 can be deposited at relatively low temperatures, for example, below about 1500 ° F (about 815 ° C) or preferably below about 1400 ° F (about 760 ° C). Precipitation at a relatively low temperature can contribute to the deposition of the first layer 52 without significantly affecting the microstructure or phase composition of the alloy substrate 32. Additionally or alternatively, deposition at a relatively low temperature can reduce or virtually eliminate the mutual diffusion of elements between the first layer 52 and the alloy substrate 32. In some examples, the first layer 52 may be deposited by DVD, electrodeposition, nanoscale electrodeposition, MO-CVD, PA-PVD, or the like.

[0057] После того как завершено осаждение первого слоя 52, на первый слой 52 может быть осажден (44) второй слой 54. В некоторых примерах второй слой 54 может включать по меньшей мере один элемент, который не присутствует в первом слое 52. Подобно первому слою 52, второй слой 54 может включать по меньшей мере один элемент, а в некоторых примерах может состоять, по существу, из единственного элемента. В других примерах второй слой 54 может включать по меньшей мере два элемента. Элемент или элементы во втором слое 54 могут быть выбраны из реакционноспособного элемента или благородного металла.[0057] After the deposition of the first layer 52 is completed, a second layer 54 may be deposited (44) on the first layer 52. In some examples, the second layer 54 may include at least one element that is not present in the first layer 52. Like the first layer 52, the second layer 54 may include at least one element, and in some examples may consist essentially of a single element. In other examples, the second layer 54 may include at least two elements. The element or elements in the second layer 54 may be selected from a reactive element or a noble metal.

[0058] Второй слой 54 может быть осажден до толщины (измеренной в направлении, практически нормальном поверхности 34) или плотности покрытия (измеренной в г/см2), достаточной для обеспечения заданной концентрации элемента или элементов в модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области после введения атомов второго слоя 54 в модифицированную поверхностную и/или подповерхностную область. Например, толщина или плотность покрытия, необходимая для обеспечения заданной концентрации элемента, может быть определена на основе глубины модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области, измеренной в направлении, практически нормальном поверхности 34, и заданной концентрации элемента внутри объема модифицированной поверхностной и/или подповерхностной области.[0058] The second layer 54 may be deposited to a thickness (measured in a direction substantially normal to surface 34) or a coating density (measured in g / cm 2 ) sufficient to provide a given concentration of the element or elements in the modified surface and / or subsurface region after introducing atoms of the second layer 54 into the modified surface and / or subsurface region. For example, the thickness or density of the coating necessary to provide a given element concentration can be determined based on the depth of the modified surface and / or subsurface region, measured in a direction almost normal to the surface 34, and the given concentration of the element inside the volume of the modified surface and / or subsurface region .

[0059] Второй слой 54 может быть осажден с использованием любого метода, которым можно осадить второй слой 54 до регулируемой толщины или плотности покрытия. В некоторых примерах может быть использован метод осаждения, которым можно осадить второй слой 54 при относительно низких температурах, например, ниже примерно 1500°F (примерно 815°С) или предпочтительно ниже примерно 1400°F (примерно 760°С). Осаждение при относительно низкой температуре может способствовать осаждению второго слоя 54 без существенного влияния на микроструктуру или фазовый состав подложки 32 из сплава. Дополнительно или альтернативно осаждение при относительно низкой температуре может уменьшать или практически устранять взаимную диффузию элементов между вторым слоем 54 и подложкой 32 из сплава. В некоторых примерах второй слой 54 может быть осажден методом DVD, электроосаждения, наномасштабного электроосаждения, MO-CVD, PA-PVD или тому подобного. В некоторых примерах первый слой 52 и второй слой 54 осаждают, используя сходный метод, тогда как в других примерах первый слой 52 может быть осажден с использованием первого метода, а второй слой 54 может быть осажден с использованием второго метода.[0059] The second layer 54 can be deposited using any method by which the second layer 54 can be deposited to an adjustable coating thickness or density. In some examples, a precipitation method can be used by which the second layer 54 can be deposited at relatively low temperatures, for example, below about 1500 ° F (about 815 ° C) or preferably below about 1400 ° F (about 760 ° C). Precipitation at a relatively low temperature can contribute to the deposition of the second layer 54 without significantly affecting the microstructure or phase composition of the alloy substrate 32. Additionally or alternatively, deposition at a relatively low temperature can reduce or virtually eliminate the mutual diffusion of elements between the second layer 54 and the alloy substrate 32. In some examples, the second layer 54 may be deposited by DVD, electrodeposition, nanoscale electrodeposition, MO-CVD, PA-PVD, or the like. In some examples, the first layer 52 and the second layer 54 are deposited using a similar method, while in other examples, the first layer 52 can be deposited using the first method, and the second layer 54 can be deposited using the second method.

[0060] В некоторых примерах метод, который включает осаждение первого слоя 52 и второго слоя 54, может способствовать независимому регулированию количества первого элемента и второго элемента, осаждаемых на поверхность 34 и вводимых в модифицированную подповерхностную область 56. Например, первый слой 52 может включать первый элемент, а второй слой 54 может включать второй элемент. В некоторых случаях осаждение первого элемента в первый слой 52 и второго элемента во второй слой 54 может способствовать более точному регулированию осаждаемых количеств первого и второго элементов по сравнению с осаждением первого и второго элементов в виде смеси в единственном слое.[0060] In some examples, a method that involves depositing a first layer 52 and a second layer 54 can independently control the amount of the first element and the second element deposited on surface 34 and introduced into the modified subsurface region 56. For example, the first layer 52 may include the first element, and the second layer 54 may include a second element. In some cases, the deposition of the first element in the first layer 52 and the second element in the second layer 54 may contribute to more accurate control of the deposited amounts of the first and second elements compared to the deposition of the first and second elements as a mixture in a single layer.

[0061] Когда первый слой 52 и второй слой 54 были осаждены на поверхность 34, первый и второй слои 52 и 54 подвергают бомбардировке инертными ионами с использованием ионной бомбардировки (46). В некоторых примерах инертные ионы включают благородный газ, такой как He, Ne, Ar, Kr, Xe или Rn. В некоторых вариантах реализации могут быть предпочтительными более тяжелые ионы, например, такие как Xe или Rn.[0061] When the first layer 52 and the second layer 54 were deposited on the surface 34, the first and second layers 52 and 54 were subjected to inert ion bombardment using ion bombardment (46). In some examples, inert ions include a noble gas such as He, Ne, Ar, Kr, Xe or Rn. In some embodiments, heavier ions, for example, such as Xe or Rn, may be preferred.

[0062] Инертные ионы могут быть ускорены к первому и второму слоям 52 и 54 с уровнем энергии, достаточным для того, чтобы соударяться с атомами в первом и втором слоях 52 и 54 и вызывать введение атомов в подложку 32 из сплава на заданную глубину. Например, инертные ионы могут быть ускорены до уровня энергии, достаточного для введения атомов первого и второго слоев 52 и 54 в подложку 32 из сплава на глубину вплоть до примерно 0,3 мкм (измеренную в направлении, практически нормальном поверхности 34). В других примерах инертные ионы могут быть ускорены до уровня энергии, достаточного для введения атомов первого и второго слоев 52 и 54 в подложку 32 из сплава на меньшую глубину, например, любую глубину между 0 (нулем) мкм и примерно 0,3 мкм.[0062] Inert ions can be accelerated to the first and second layers 52 and 54 with an energy level sufficient to collide with atoms in the first and second layers 52 and 54 and cause atoms to be introduced into the alloy substrate 32 to a predetermined depth. For example, inert ions can be accelerated to an energy level sufficient to introduce atoms of the first and second layers 52 and 54 into the alloy substrate 32 to a depth of up to about 0.3 μm (measured in a direction almost normal to surface 34). In other examples, inert ions can be accelerated to an energy level sufficient to introduce atoms of the first and second layers 52 and 54 into the alloy substrate 32 to a shallower depth, for example, any depth between 0 (zero) μm and about 0.3 μm.

[0063] В некоторых примерах инертные ионы могут быть ускорены до различных уровней энергии, так чтобы атомы в первом и втором слоях 52 и 54 вводились в подложку 32 из сплава на различные глубины. Например, инертные ионы могут быть ускорены до уровней энергии, которые приводят к тому, что атомы в первом и втором слоях 52 и 54 вводятся в подложку 32 из сплава на глубины, варьирующиеся практически непрерывно от 0 мкм до максимальной глубины модифицированной подповерхностной области 56. В различных примерах максимальная глубина модифицированной подповерхностной области 56 может составлять от примерно 0,01 мкм до примерно 0,3 мкм. Таким образом, ионная бомбардировка может быть использована для введения атомов в первом и втором слоях 52 и 54 практически по всей глубине модифицированной подповерхностной области 56.[0063] In some examples, inert ions can be accelerated to various energy levels so that the atoms in the first and second layers 52 and 54 are introduced into the alloy substrate 32 at different depths. For example, inert ions can be accelerated to energy levels that cause atoms in the first and second layers 52 and 54 to be introduced into the alloy substrate 32 to depths that vary almost continuously from 0 μm to the maximum depth of the modified subsurface region 56. B in various examples, the maximum depth of the modified subsurface region 56 may be from about 0.01 μm to about 0.3 μm. Thus, ion bombardment can be used to introduce atoms in the first and second layers 52 and 54 over virtually the entire depth of the modified subsurface region 56.

[0064] Модифицированная подповерхностная область 56 может иметь состав, подобный или практически такой же, как и любой из описанных выше. Например, модифицированная подповерхностная область 56 может включать менее чем примерно 1 вес.% по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента, менее чем примерно 2 вес.% Si, менее чем примерно 30 вес.% Cr и/или менее чем примерно 20 вес.% по меньшей мере одного благородного металла. Модифицированная подповерхностная область 56 также может включать прочие элементы, такие как те, которые присутствуют в подложке 32 из сплава перед осаждением первого слоя 52 и второго слоя 54. Как описано выше, перечисленные составы могут быть средними составами, рассчитанными для всей модифицированной подповерхностной области 56 в целом, хотя состав модифицированной подповерхностной области 56 может изменяться внутри модифицированной подповерхностной области 56, например, может изменяться в зависимости от глубины в пределах модифицированной подповерхностной области 56.[0064] The modified subsurface region 56 may have a composition similar or substantially the same as any of the above. For example, the modified subsurface region 56 may include less than about 1 wt.% At least one rare earth reactive element, less than about 2 wt.% Si, less than about 30 wt.% Cr and / or less than about 20 wt.% at least one noble metal. The modified subsurface region 56 may also include other elements, such as those present in the alloy substrate 32, before deposition of the first layer 52 and the second layer 54. As described above, the listed compositions can be average compositions calculated for the entire modified subsurface region 56 in generally, although the composition of the modified subsurface region 56 may vary within the modified subsurface region 56, for example, may vary depending on the depth within the modified no subsurface region 56.

[0065] Стадия ионной бомбардировки (46) может быть осуществлена при относительно низкой температуре, например, ниже примерно 1500°F (примерно 815°С) или предпочтительно ниже примерно 1400°F (примерно 760°С), которая, как описано выше, может не оказывать существенного влияния на микроструктуру или фазовый состав подложки 32 из сплава. Дополнительно поддержание первого слоя 52, второго слоя 54 и подложки 32 из сплава при относительно низкой температуре может уменьшить или практически устранить взаимную диффузию элементов в подложке 32 из сплава и слое 36. Необязательно после стадии ионной бомбардировки (46) подложка 32 из сплава, включающая модифицированную подповерхностную область 56, может быть подвергнута стадии термической обработки. Стадия термической обработки может быть выполнена для окисления Cr или Al, присутствующего в модифицированной подповерхностной области, с образованием оксидной пленки на поверхности 34. Оксидная пленка уменьшает или практически устраняет дальнейшие окисление и/или коррозию подложки 32 из сплава и, таким образом, может обеспечивать защиту подложки 32 из сплава от воздействия среды.[0065] The ion bombardment step (46) can be carried out at a relatively low temperature, for example, below about 1500 ° F (about 815 ° C) or preferably below about 1400 ° F (about 760 ° C), which, as described above, may not significantly affect the microstructure or phase composition of the alloy substrate 32. Additionally, maintaining the first layer 52, the second layer 54, and the alloy substrate 32 at a relatively low temperature can reduce or virtually eliminate the mutual diffusion of elements in the alloy substrate 32 and layer 36. Optionally, after the ion bombardment step (46), the alloy substrate 32 including modified the subsurface region 56 may be subjected to a heat treatment step. The heat treatment step can be performed to oxidize Cr or Al present in the modified subsurface region to form an oxide film on surface 34. The oxide film reduces or virtually eliminates further oxidation and / or corrosion of the alloy substrate 32 and, thus, can provide protection alloy substrates 32 from exposure to the medium.

[0066] В некоторых примерах, как показано на фиг.6, 7А, 7В, 7С и 7D, вместо осаждения и первого слоя 52 и второго слоя 54 на поверхность 34 перед выполнением ионной бомбардировки первый слой 72 может быть осажден (62) на поверхность 34 и введен в подповерхностную область подложки 32 из сплава с использованием ионной бомбардировки (64) с образованием модифицированной подповерхностной области 74. Затем на поверхность 34 может быть осажден (66) второй слой 76, и элемент или элементы из второго слоя 76 могут быть введены в модифицированную подповерхностную область 74 с использованием ионной бомбардировки (68) с образованием дополнительно модифицированной подповерхностной области 78, которая включает элементы из первого слоя 72 и второго слоя 76.[0066] In some examples, as shown in FIGS. 6, 7A, 7B, 7C, and 7D, instead of depositing both the first layer 52 and the second layer 54 on the surface 34, before performing the ion bombardment, the first layer 72 can be deposited (62) on the surface 34 and introduced into the subsurface region of the alloy substrate 32 using ion bombardment (64) to form a modified subsurface region 74. Then, a second layer 76 can be deposited on surface 34 (66), and an element or elements from the second layer 76 can be introduced into modified subsurface region 74 using ion bombardment (68) to form a further modified subsurface region 78 which includes elements of the first layer 72 and second layer 76.

[0067] Первый слой 72 может включать, например, по меньшей мере один элемент, выбранный из реакционноспособного элемента и/или благородного металла. Подобным образом второй слой 76 может включать по меньшей мере один элемент, выбранный из реакционноспособного элемента и/или благородного металла. В некоторых примерах первый слой 72 и второй слой 76 включают по меньшей мере один иной элемент, а в некоторых примерах первый слой 72 может включать единственный, первый элемент, а второй слой 76 может включать единственный, иной, второй элемент.[0067] The first layer 72 may include, for example, at least one element selected from a reactive element and / or a noble metal. Similarly, the second layer 76 may include at least one element selected from a reactive element and / or a noble metal. In some examples, the first layer 72 and the second layer 76 include at least one other element, and in some examples, the first layer 72 may include a single, first element, and the second layer 76 may include a single, different, second element.

[0068] Как описано выше, каждый из первого слоя 72 и второго слоя 76 может быть осажден до толщины или плотности покрытия, которая обеспечивает заданный состав в модифицированной подповерхностной области 78 после введения элемента(ов) в первом слое 72 и втором слое 76. Например, первый слой 72 и второй слой 76 могут включать достаточные количества по меньшей мере одного элемента с тем, чтобы модифицированная подповерхностная область 78 включала менее чем примерно 1 вес.% по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента, менее чем примерно 2 вес.% Si, менее чем примерно 30 вес.% Cr и/или менее чем примерно 20 вес.% по меньшей мере одного благородного металла или любой другой заданный состав в пределах перечисленных здесь диапазонов.[0068] As described above, each of the first layer 72 and the second layer 76 can be deposited to a coating thickness or density that provides a predetermined composition in the modified subsurface region 78 after the introduction of the element (s) in the first layer 72 and the second layer 76. For example , the first layer 72 and the second layer 76 may include sufficient amounts of at least one element so that the modified subsurface region 78 includes less than about 1 wt.% of at least one rare earth reactive element, less than rimerno 2 wt.% Si, less than about 30 wt.% Cr and / or less than about 20 wt.% of at least one noble metal or any other predetermined composition within the ranges listed here.

[0069] В некоторых примерах описанные здесь методы могут включать стадию первоначальной термической обработки для образования заданной микроструктуры в детали из сплава (например, подложке из сплава). Например, как показано на ФИГ.8 и 9, деталь из сплава может быть нагрета 92 до температуры 94 термической обработки, которая является меньшей, чем температура 100 фазового перехода сплава (82). В некоторых примерах, как описано выше, деталь из сплава может быть выполнена из сплава γ-Ni+γ'-Ni3Al. Температура 100 фазового перехода для сплава γ-Ni+γ'-Ni3Al называется температурой сольвуса γ'-Ni3Al, которая представляет собой температуру, выше которой γ'-Ni3Al, включая домены первичной выделившей фазы γ'-Ni3Al, домены вторичной выделившей фазы γ'-Ni3Al и домены третичной выделившей фазы γ'-Ni3Al, практически полностью растворяется в фазе γ-Ni с образованием твердого раствора. В некоторых примерах температура сольвуса γ'-Ni3Al может составлять между примерно 1915°F (примерно 1046°С) и примерно 2150°F (примерно 1177°С), а температура 98 плавления может составлять между примерно 2150°F (примерно 1177°С) и примерно 2350°F (примерно 1288°С). Температура сольвуса γ'-Ni3Al и температура 98 плавления будут зависеть от точного состава сплава, и другие сплавы γ-Ni+γ'-Ni3Al могут иметь иную температуру 100 фазового перехода и/или иную температуру 98 плавления.[0069] In some examples, the methods described herein may include an initial heat treatment step to form a predetermined microstructure in an alloy part (eg, an alloy substrate). For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the alloy part may be heated 92 to a heat treatment temperature 94, which is less than the phase transition temperature 100 of the alloy (82). In some examples, as described above, the alloy part may be made of a γ-Ni + γ′-Ni 3 Al alloy. The phase transition temperature 100 for the γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy is called the solvus temperature of γ'-Ni 3 Al, which is the temperature above which γ'-Ni 3 Al, including the domains of the primary precipitated phase γ'-Ni 3 Al, the domains of the secondary precipitated phase γ'-Ni 3 Al and the domains of the tertiary separated phase γ'-Ni 3 Al, are almost completely dissolved in the γ-Ni phase with the formation of a solid solution. In some examples, the solvus temperature of γ'-Ni 3 Al may be between about 1915 ° F (about 1046 ° C) and about 2150 ° F (about 1177 ° C), and the melting point 98 can be between about 2150 ° F (about 1177 ° C) and about 2350 ° F (about 1288 ° C). The solvus temperature of γ'-Ni 3 Al and the melting temperature 98 will depend on the exact composition of the alloy, and other γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloys may have a different phase transition temperature 100 and / or a different melting temperature 98.

[0070] В некоторых примерах термическая обработка при температуре ниже температуры 100 фазового перехода сплава может иметь результатом растворение по меньшей мере некоторых из доменов выделивших фаз. В качестве одного примера сплав γ-Ni+γ'-Ni3Al может включать домены γ'-Ni3Al, которые классифицированы как домены по меньшей мере одной из первичной, вторичной или третичной выделившей фазы. Когда сплав γ-Ni+γ'-Ni3Al подвергают термической обработке при температуре 94 ниже температуры 100 фазового перехода сплава (82), любые домены вторичной или третичной выделившей фазы γ'-Ni3Al, присутствующие в сплаве, могут практически растворяться в матрице γ-Ni, тогда как любые первичные домены первичной выделившей фазы γ'-Ni3Al могут оставаться практически нерастворенными и даже могут укрупняться. Например, деталь из сплава γ-Ni+γ'-Ni3Al может быть нагрета до температуры ниже температуры сольвуса γ'-Ni3Al на величину между примерно 75°F (примерно 41,67°С) и примерно 150°F (примерно 83,33°С). Когда сплав γ-Ni+γ'-Ni3Al охлаждают от температуры 94 термической обработки (84), домены вторичной выделившей фазы γ'-Ni3Al могут образовываться во время охлаждения 96 при относительно высоких температурах, тогда как домены третичной выделившей фазы γ'-Ni3Al могут образовываться во время охлаждения 96 при более низких температурах. В некоторых примерах, если скорость охлаждения детали из сплава является достаточно низкой, домены третичной выделившей фазы могут не образовываться.[0070] In some examples, heat treatment at a temperature below the phase transition temperature of the alloy 100 may result in dissolution of at least some of the domains of the precipitated phases. As one example, a γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy may include γ'-Ni 3 Al domains, which are classified as domains of at least one of the primary, secondary, or tertiary precipitating phase. When a γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy is subjected to heat treatment at a temperature of 94 below the temperature of the 100 phase transition temperature of the alloy (82), any domains of the secondary or tertiary precipitating phase of γ'-Ni 3 Al present in the alloy can practically dissolve in γ-Ni matrix, while any primary domains of the primary precipitating phase of γ'-Ni 3 Al can remain practically undissolved and can even become larger. For example, a γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy part can be heated to a temperature below the solvus temperature of γ'-Ni 3 Al by between about 75 ° F (about 41.67 ° C) and about 150 ° F ( approximately 83.33 ° C). When the γ-Ni + γ'-Ni 3 Al alloy is cooled from heat treatment temperature 94 (84), the domains of the secondary precipitated phase of γ'-Ni 3 Al can form during cooling 96 at relatively high temperatures, while the domains of the tertiary precipitated phase γ '-Ni 3 Al can form during cooling 96 at lower temperatures. In some examples, if the cooling rate of the alloy part is sufficiently low, domains of the tertiary precipitated phase may not form.

[0071] Как только сформированы заданные фазовый состав и микроструктура, например, микроструктура, практически не содержащая доменов третичной выделившей фазы γ'-Ni3Al, метод можно продолжить образованием модифицированной подповерхностной области. Например, как проиллюстрировано на фиг.8, на поверхность 34 может быть осажден (22) слой 36, и элемент или элементы из слоя 36 могут быть введены в модифицированную подповерхностную область 38 с использованием ионной бомбардировки (24). В других примерах метод, проиллюстрированный на фиг.8 и 9, может включать осаждение первого слоя и второго слоя на поверхность 34, как проиллюстрировано на фиг.4 и 5 или фиг.6 и 7.[0071] Once the desired phase composition and microstructure are formed, for example, a microstructure that is substantially free of the domains of the tertiary precipitating phase of γ'-Ni 3 Al, the method can be continued by the formation of a modified subsurface region. For example, as illustrated in FIG. 8, a layer 36 may be deposited on the surface 34, and an element or elements from the layer 36 may be introduced into the modified subsurface region 38 using ion bombardment (24). In other examples, the method illustrated in FIGS. 8 and 9 may include depositing a first layer and a second layer on surface 34, as illustrated in FIGS. 4 and 5, or FIGS. 6 and 7.

[0072] Были описаны разнообразные примеры. Эти и прочие примеры находятся в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.[0072] A variety of examples have been described. These and other examples are within the scope of the following claims.

Claims (20)

1. Способ осаждения покрытия на подложку из жаропрочного никелевого сплава, включающий:
осаждение слоя из множества атомов на поверхность подложки из жаропрочного никелевого сплава, причем множество атомов содержит по меньшей мере один из реакционноспособного элемента или благородного металла,
бомбардировку полученного слоя инертными ионами для внедрения по меньшей мере некоторых из множества атомов в подложку из жаропрочного никелевого сплава с образованием модифицированной подповерхностной области, имеющей максимальную глубину менее чем примерно 0,3 мкм, измеренную в практически нормальном к поверхности направлении, и при этом образование модифицированной подповерхностной области не влияет на микроструктуру подложки из жаропрочного никелевого сплава.
1. The method of deposition of the coating on a substrate of heat-resistant nickel alloy, including:
the deposition of a layer of many atoms on the surface of a substrate of heat-resistant Nickel alloy, and many atoms contain at least one of a reactive element or a noble metal,
bombardment of the resulting layer with inert ions to introduce at least some of the many atoms into a substrate of heat-resistant nickel alloy with the formation of a modified subsurface region having a maximum depth of less than about 0.3 μm, measured in a direction almost normal to the surface, and the formation of modified the subsurface region does not affect the microstructure of the substrate of heat-resistant nickel alloy.
2. Способ по п.1, при этом инертные ионы содержат по меньшей мере один из Хе, Не, Ne, Ar, Kr или Rn.2. The method according to claim 1, wherein the inert ions contain at least one of Xe, He, Ne, Ar, Kr, or Rn. 3. Способ по п.1, при этом множество атомов содержит реакционноспособный элемент, и при этом реакционноспособный элемент содержит по меньшей мере один из Y, La, Hf, Zr, Се, Si или Cr.3. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms contains a reactive element, and wherein the reactive element contains at least one of Y, La, Hf, Zr, Ce, Si or Cr. 4. Способ по п.1, при этом множество атомов содержит благородный металл, и при этом благородный металл содержит по меньшей мере один из Ru, Rh, Pd, Pt, Os, Ir, Ag или Au.4. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms contains a noble metal, and wherein the noble metal contains at least one of Ru, Rh, Pd, Pt, Os, Ir, Ag or Au. 5. Способ по п.1, при этом множество атомов состоит, по существу, из единственного элемента, выбранного из группы, состоящей из реакционноспособного элемента или благородного металла.5. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms consists essentially of a single element selected from the group consisting of a reactive element or a noble metal. 6. Способ по п.1, при этом модифицированная подповерхностная область подложки из жаропрочного никелевого сплава содержит фазовый состав γ-Ni+γ′-Ni3Al перед бомбардировкой слоя инертными ионами, и при этом бомбардировка полученного слоя инертными ионами оставляет фазовый состав γ-Ni+γ′-Ni3Al в модифицированной подповерхностной области подложки из жаропрочного никелевого сплава практически неизмененным.6. The method according to claim 1, wherein the modified subsurface region of the substrate of heat-resistant nickel alloy contains the phase composition of γ-Ni + γ′-Ni 3 Al before the bombardment of the layer with inert ions, while the bombardment of the obtained layer with inert ions leaves the γ- phase composition Ni + γ′-Ni 3 Al in the modified subsurface region of the heat-resistant nickel alloy substrate is practically unchanged. 7. Способ по п.1, при этом множество атомов содержит реакционноспособный элемент, причем реакционноспособный элемент содержит по меньшей мере один редкоземельный реакционноспособный элемент, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 1 вес.% упомянутого по меньшей мере одного редкоземельного реакционноспособного элемента.7. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms contains a reactive element, wherein the reactive element contains at least one rare earth reactive element, and the modified subsurface region contains less than about 1 wt.% Of said at least one rare earth reactive element . 8. Способ по п.1, при этом множество атомов содержит реакционноспособный элемент, причем реакционноспособный элемент содержит Si, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 2 вес.% Si.8. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms contains a reactive element, wherein the reactive element contains Si, and the modified subsurface region contains less than about 2 wt.% Si. 9. Способ по п.1, при этом множество атомов содержит реакционноспособный элемент, причем реакционноспособный элемент содержит Cr, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 30 вес.% Cr.9. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms contains a reactive element, wherein the reactive element contains Cr, and wherein the modified subsurface region contains less than about 30 wt.% Cr. 10. Способ по п.1, при этом множество атомов содержит благородный металл, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 20 вес.% благородного металла.10. The method according to claim 1, wherein the plurality of atoms contains a noble metal, and the modified subsurface region contains less than about 20 wt.% Noble metal. 11. Способ по п.1, при этом подложка из жаропрочного никелевого сплава содержит фазовый состав γ-Ni+γ′-Ni3Al, дополнительно включающий:
перед осаждением множества атомов в полученном слое на поверхности подложки из жаропрочного никелевого сплава, термическую обработку подложки из жаропрочного никелевого сплава при температуре на между 41,67°C и 83,33°C ниже температуры сольвуса γ′-Ni3Al сплава для растворения практически всего третичного γ′-Ni3Al, присутствующего в подповерхностной области, так чтобы подповерхностная область, по существу, не содержала третичного γ′-Ni3Al.
11. The method according to claim 1, wherein the substrate of heat-resistant nickel alloy contains a phase composition of γ-Ni + γ′-Ni 3 Al, further comprising:
before the deposition of many atoms in the resulting layer on the surface of a substrate of heat-resistant nickel alloy, heat treatment of the substrate of heat-resistant nickel alloy at a temperature between 41.67 ° C and 83.33 ° C below the solvus temperature of the γ′-Ni 3 Al alloy to dissolve practically all of the tertiary γ′-Ni 3 Al present in the subsurface region so that the subsurface region does not substantially contain a tertiary γ′-Ni 3 Al.
12. Способ по п.1, дополнительно включающий: термическую обработку подложки из жаропрочного никелевого сплава, включающей подповерхностную область, для окисления Cr или Al, присутствующего в подповерхностной области, с образованием оксидной пленки на поверхности подповерхностной области.12. The method according to claim 1, further comprising: heat treating the substrate from a heat-resistant nickel alloy including a subsurface region to oxidize Cr or Al present in the subsurface region to form an oxide film on the surface of the subsurface region. 13. Изделие из жаропрочного никелевого сплава, включающее подложку из жаропрочного никелевого сплава, содержащую:
модифицированную подповерхностную область; и
объемную область,
причем модифицированная подповерхностная область содержит первый состав, а объемная область содержит второй состав, отличающийся от первого состава, при этом модифицированная подповерхностная область содержит по меньшей мере один из реакционноспособного элемента или благородного металла, и при этом модифицированная подповерхностная область определяется максимальной толщиной менее чем примерно 0,3 мкм, измеренной в направлении, практически нормальном поверхности подложки из жаропрочного никелевого сплава, и при этом микроструктура модифицированной подповерхностной области является практически такой же, как и микроструктура объемной области, смежной с модифицированной подповерхностной областью.
13. An article of heat-resistant nickel alloy, comprising a substrate of heat-resistant nickel alloy, containing:
modified subsurface region; and
volumetric area
moreover, the modified subsurface region contains a first composition, and the volume region contains a second composition different from the first composition, while the modified subsurface region contains at least one of a reactive element or a noble metal, and the modified subsurface region is determined by a maximum thickness of less than about 0 , 3 μm, measured in the direction almost normal to the surface of the substrate of heat-resistant nickel alloy, and the microstructure the modified subsurface region is practically the same as the microstructure of the volume region adjacent to the modified subsurface region.
14. Изделие по п.13, при этом модифицированная подповерхностная область содержит фазовый состав γ-Ni+γ′-Ni3Al.14. The product according to item 13, while the modified subsurface region contains the phase composition of γ-Ni + γ′-Ni 3 Al. 15. Изделие по п.13, при этом модифицированная подповерхностная область содержит реакционноспособный элемент, причем реакционноспособный элемент содержит по меньшей мере один из Y, La, Hf, Zr или Се, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 1 вес.% упомянутого по меньшей мере одного из Y, La, Hf, Zr или Се.15. The product according to item 13, wherein the modified subsurface region contains a reactive element, the reactive element contains at least one of Y, La, Hf, Zr or Ce, and the modified subsurface region contains less than about 1 wt.% said at least one of Y, La, Hf, Zr or Ce. 16. Изделие по п.13, при этом модифицированная подповерхностная область содержит реакционноспособный элемент, причем реакционноспособный элемент содержит Si, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 2 вес.% Si.16. The product according to item 13, while the modified subsurface region contains a reactive element, and the reactive element contains Si, and the modified subsurface region contains less than about 2 wt.% Si. 17. Изделие по п.13, при этом модифицированная подповерхностная область содержит реакционноспособный элемент, причем реакционноспособный элемент содержит Cr, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 30 вес.% Cr.17. The product according to item 13, while the modified subsurface region contains a reactive element, and the reactive element contains Cr, and the modified subsurface region contains less than about 30 wt.% Cr. 18. Изделие по п.13, при этом модифицированная подповерхностная область содержит благородный металл, и при этом модифицированная подповерхностная область содержит менее чем примерно 20 вес.% благородного металла.18. The product according to item 13, while the modified subsurface region contains a noble metal, and the modified subsurface region contains less than about 20 wt.% Noble metal. 19. Изделие по п.18, при этом благородный металл содержит по меньшей мере один из Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt и Au.19. The product according to p. 18, while the noble metal contains at least one of Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt and Au. 20. Изделие по п.13, дополнительно включающее оксидную пленку, образовавшуюся на поверхности модифицированной подповерхностной области, причем оксидная пленка содержит по меньшей мере один из оксида хрома (Cr2O3) или оксида алюминия (Al2O3). 20. The product according to item 13, further comprising an oxide film formed on the surface of the modified subsurface region, and the oxide film contains at least one of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
RU2013118575/02A 2010-09-23 2011-09-22 Alloy with ion-bombarded surface for protection against ambient effects RU2570858C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38582810P 2010-09-23 2010-09-23
US61/385,828 2010-09-23
PCT/US2011/052790 WO2012040484A2 (en) 2010-09-23 2011-09-22 Alloy with ion bombarded surface for environmental protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013118575A RU2013118575A (en) 2014-10-27
RU2570858C2 true RU2570858C2 (en) 2015-12-10

Family

ID=44759786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013118575/02A RU2570858C2 (en) 2010-09-23 2011-09-22 Alloy with ion-bombarded surface for protection against ambient effects

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140147696A1 (en)
EP (1) EP2619345B1 (en)
JP (1) JP5815713B2 (en)
RU (1) RU2570858C2 (en)
UA (1) UA107606C2 (en)
WO (1) WO2012040484A2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10266958B2 (en) * 2013-12-24 2019-04-23 United Technologies Corporation Hot corrosion-protected articles and manufacture methods
US9957629B2 (en) * 2014-08-27 2018-05-01 Praxair S.T. Technology, Inc. Electroplated coatings

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU752464A1 (en) * 1978-03-07 1980-07-30 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Method of manufacturing magnetic head
EP0418905A3 (en) * 1989-09-22 1992-04-15 Dornier Luftfahrt Gmbh Corrosion- and friction-resistance coatings
US6132972A (en) * 1997-11-19 2000-10-17 Aisin Cosmos R & D Co., Ltd. Method for detecting nucleic acids through a triple-stranded DNA intermediate without denaturing
WO2001012872A1 (en) * 1999-08-16 2001-02-22 Anatoly Nikolaevich Paderov Method for deposition of wear-resistant coatings and for increasing the lifespan of parts
FR2832736A1 (en) * 2001-11-28 2003-05-30 Eppra Coating of a support involves deposition from the interaction of a source of ions and a plasma, followed by exposure to a limited duration pulse of high density energy ion bombardment
RU2373302C2 (en) * 2008-01-15 2009-11-20 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Method of treatment of turbomachines blades
RU2388685C1 (en) * 2008-09-02 2010-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Method for production of ion-plasma nanolayer coating on turbomachine blades from titanium alloys

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543183A (en) * 1995-02-17 1996-08-06 General Atomics Chromium surface treatment of nickel-based substrates
US5695821A (en) * 1995-09-14 1997-12-09 General Electric Company Method for making a coated Ni base superalloy article of improved microstructural stability
US7273662B2 (en) * 2003-05-16 2007-09-25 Iowa State University Research Foundation, Inc. High-temperature coatings with Pt metal modified γ-Ni+γ′-Ni3Al alloy compositions
JP4336753B2 (en) * 2003-09-26 2009-09-30 富山県 Ultra-thin film fabrication method
US6933058B2 (en) * 2003-12-01 2005-08-23 General Electric Company Beta-phase nickel aluminide coating
US7326441B2 (en) * 2004-10-29 2008-02-05 General Electric Company Coating systems containing beta phase and gamma-prime phase nickel aluminide
US7531217B2 (en) * 2004-12-15 2009-05-12 Iowa State University Research Foundation, Inc. Methods for making high-temperature coatings having Pt metal modified γ-Ni +γ′-Ni3Al alloy compositions and a reactive element
US8083872B2 (en) * 2007-08-03 2011-12-27 Rolls-Royce Plc Method of heat treating a superalloy component and an alloy component

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU752464A1 (en) * 1978-03-07 1980-07-30 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Method of manufacturing magnetic head
EP0418905A3 (en) * 1989-09-22 1992-04-15 Dornier Luftfahrt Gmbh Corrosion- and friction-resistance coatings
US6132972A (en) * 1997-11-19 2000-10-17 Aisin Cosmos R & D Co., Ltd. Method for detecting nucleic acids through a triple-stranded DNA intermediate without denaturing
WO2001012872A1 (en) * 1999-08-16 2001-02-22 Anatoly Nikolaevich Paderov Method for deposition of wear-resistant coatings and for increasing the lifespan of parts
FR2832736A1 (en) * 2001-11-28 2003-05-30 Eppra Coating of a support involves deposition from the interaction of a source of ions and a plasma, followed by exposure to a limited duration pulse of high density energy ion bombardment
RU2373302C2 (en) * 2008-01-15 2009-11-20 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Method of treatment of turbomachines blades
RU2388685C1 (en) * 2008-09-02 2010-05-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Method for production of ion-plasma nanolayer coating on turbomachine blades from titanium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012040484A3 (en) 2012-05-18
JP2013538942A (en) 2013-10-17
RU2013118575A (en) 2014-10-27
EP2619345B1 (en) 2019-02-20
JP5815713B2 (en) 2015-11-17
US20140147696A1 (en) 2014-05-29
UA107606C2 (en) 2015-01-26
WO2012040484A2 (en) 2012-03-29
EP2619345A2 (en) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1652968B1 (en) Coating systems containing beta phase and gamma-prime phase nickel aluminide
AU2004242104B8 (en) High-temperature coatings with Pt metal modifed gamma-Ni+gamma'-Ni3Al alloy compositions
US6291084B1 (en) Nickel aluminide coating and coating systems formed therewith
US9777583B2 (en) Erosion resistant coating
JP5073982B2 (en) Nickel aluminide coating containing gamma prime phase
EP2697408B1 (en) Interfacial diffusion barrier layer including iridium on a metallic substrate
US7655321B2 (en) Component having a coating
EP2145969A1 (en) Economic oxidation and fatigue resistant metallic coating
EP2918705B1 (en) Coating including diffusion barrier layer including iridium and oxide layer and method of coating
CN109963955A (en) Nickel based super alloy, single crystal blade and turbine
JP2008144275A (en) Coating system containing rhodium aluminide-based layers
EP1055741A2 (en) Fabrication of superalloy articles having hafnium-or zirconium-enriched protective layer
RU2570858C2 (en) Alloy with ion-bombarded surface for protection against ambient effects
CN113242913A (en) Turbine component made of a rhenium and/or ruthenium containing superalloy and associated manufacturing method
CN111247312A (en) Turbine component made of rhenium-containing superalloy and associated manufacturing method
CN110573658A (en) turbine component made of superalloy and method for manufacturing same
CN111108264B (en) Turbine component made of a rhenium and/or ruthenium containing superalloy and related manufacturing method
RU2777682C2 (en) Turbine part of superalloy with rhenium and/or ruthenium content and its manufacturing method
Tue et al. Microstructure and Oxidation Behavior of Pt and Pt–Ir Diffusion Coatings on Ni-Based Single Crystal Superalloy
CN115151707A (en) Superalloy turbine component optimized for hafnium content

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160923