UA74149C2 - Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (варіанти) та покриття для створення теплового бар'єра - Google Patents
Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (варіанти) та покриття для створення теплового бар'єра Download PDFInfo
- Publication number
- UA74149C2 UA74149C2 UA2002010240A UA200210240A UA74149C2 UA 74149 C2 UA74149 C2 UA 74149C2 UA 2002010240 A UA2002010240 A UA 2002010240A UA 200210240 A UA200210240 A UA 200210240A UA 74149 C2 UA74149 C2 UA 74149C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- coating
- thermal barrier
- carbon
- pores
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 title claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 77
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 76
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 65
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 57
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 37
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 9
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 7
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 6
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 claims 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract 1
- 102100033073 Polypyrimidine tract-binding protein 1 Human genes 0.000 description 120
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 4
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 3
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 241001653180 Natada Species 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 carbide Chemical class 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- JAGQSESDQXCFCH-UHFFFAOYSA-N methane;molybdenum Chemical compound C.[Mo].[Mo] JAGQSESDQXCFCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TUVUQOOZTOSTHY-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(2+) Chemical compound [O-2].[Zr+2] TUVUQOOZTOSTHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium oxide Chemical compound O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000034655 secondary growth Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Покриття для створення теплового бар'єра (ПТБ) (26) і спосіб формування ПТБ (26) на компоненті (10) характеризуються стабілізованою мікроструктурою, що є стійкою до росту зерен, спікання та укрупнення чи злиття пор під час перевищення розрахункового температурного режиму. ПТБ (26) містить елементарний карбон та/або карбоновмісний газ, що збільшує величину первісної пористості ПТБ (26) та створює додаткову закриту пористість усередині ПТБ (26) під час наступної високотемпературної обробки. Перший метод включає введення дрібнокристалічного елементарного карбону в мікроструктуру ПТБ шляхом випаровування. Другий метод полягає в прямому введенні нерозчинного газу, такого як карбоновмісний газ, до ПТБ (26), а потім частковому спіканні ПТБ (26) для захоплення газу та створення тонкодисперсної стабільної пористості усередині ПТБ (26).
Description
Опис винаходу
Описаний тут винахід був зроблений в ході виконання чи за контрактом або субдоговором в його рамках (чи 2 грантом) з Міністерством військово-морських сил.
Даний винахід стосується теплоізоляційних покриттів для компонентів, які зазнають дії високих температур, таких як агресивне теплове середовище газотурбінного двигуна. Більш конкретно, даний винахід стосується способу стабілізації мікроструктури покриття для створення теплового бар'єру (ПТБ) шляхом співосадження елементарного карбону для створення додаткової тонкодисперсної стабільної пористості у ПТБ, що приводить 70 до нижчої теплопровідності та більшої стійкості до погіршення ізоляційних властивостей під час перевищення розрахункового температурного режиму.
Існує постійне прагнення до підвищення робочої температури газотурбінних двигунів з метою підвищення їх ефективності. Однак з підвищенням робочих температур має відповідно зростати високотемпературна стійкість компонентів, які знаходяться на шляху гарячих газів у двигуні. Істотне поліпшення високотемпературних 12 характеристик було досягнуто завдяки створенню надміцних сплавів (суперсплавів) на основі нікелю та кобальту. Проте, при використанні для виготовлення компонентів турбіни секцій камери згоряння та форсажної камери газотурбінного двигуна лише такі сплави часто є сприйнятливими до пошкодження внаслідок оксидації та вісокотемпературної корозії, і тому не можуть зберігати достатні механічні властивості. З цієї причини такі компоненти часто захищають за допомогою системи покриття для створення теплового бартеру (ПТБ). Системи
ПТБ типово включають сполучний шар для захисту від середовища та теплоізоляційне керамічне покриття, яке звичайно називають ПТБ. Матеріали сполучного покриття, які широко використовуються в системах ПТБ, включають стійкі до оксидації зовнішні покриття, такі як МСГАЇХ (де М позначає ферум, кобальт та/або нікол, а
Х позначає ітрій чи інший рідкісноземельний елемент) та стійкі до оксидації дифузійні покриття, такі як дифузійні алюмініди, які містять нікол-алюмінієві (МіАї) інтерметалічні сполуки. с
Керамічні матеріали і, зокрема, бінарний оксид цирконію, стабілізований оксидом ітрію (УЗ2), широко (39 використовуються як матеріали ПТБ внаслідок їх високої теплоємності, низької теплопровідності та відносної зручності нанесення методами плазмового напилення, газополуменевого напилення та конденсації з парової фази (РМО). У процесах плазмового напилення матеріал покриття має звичайно форму порошку, який розплавляється плазмою на виході з розпилювача. В результаті нанесене плазмовим напиленням ПТБ, що о складається з послідовно нанесених розплавлених "ляпок"' і має мікроструктуру, яка характеризується «Її розплюснутими зернами неправильної форми з певним ступенем неоднорідності та пористості. ПТБ, що використовуються на ділянках найвищої температури газотурбінних двигунів, часто наносять методом -- електронно-променевої конденсації з парової фази (ЕВРМО), який дає стовпчасту, стійку до напруження зернову -«ф структуру, здатну розширюватись та стискуватись без виникнення ушкоджуючих напружень, що призводять до 3о розтріскування. Аналогічні стовпчасті мікроструктури можуть бути одержані з використанням інших атомних та в молекулярних процесів у паровій фазі, таких як розпилювання (наприклад, при високому чи низькому тиску, зі стандартним чи колімрваним факелом), іонно-плазмове осадження, та усі форми процесів нанесення з розплавленням та осадженням з парової фази (наприклад, катодна дуга, лазерне розплавлення і т.п.). «
Для того, щоб ПТБ залишалося ефективним протягом запланованого життєвого циклу компонента, який воно З 50 захищає, важливо, щоб ПТБ мало та зберігало низьку теплопровідність на протязі життя компонента, включаючи с періоди перевищення розрахункового температурного режиму. Однак відомо, що теплопровідність матеріалів
Із» ПТБ, таких як У57, підвищується з часом під впливом робочого середовища газотурбінного двигуна. В результаті
ПТБ для компонентів газотурбінного двигуна часто наносять з більшою товщиною, ніж це було б потрібним в іншому випадку. За іншим варіантом компоненти з внутрішнім охолодженням, такі як лопаті та сопла, повинні бути розраховані на більший потік охолоджувача. Обидва ці рішення є небажаними з причин, пов'язаних з 7 витратами, терміном життя компонента та ефективністю двигуна. В результаті, як можна зрозуміти, бажано «» подальші удосконалення в технології ПТБ, зокрема, тому, що ПТБ використовуються для теплоізоляції компонентів, призначених для двигунів більш вибагливої конструкції. - Патент США Мо 5906895 на ім'я Натада еї аЇ. розкриває спосіб інгібування погіршення теплових «їз» 20 властивостей ПТБ шляхом пригнічення механізму реакційного спікання, що, як стверджується, відбувається в
ПТБ при високих температурах. У Натада еї аЇ. говориться про те, що до ПТБ з У57, нанесеного методом с плазмового напилення, вводиться високотемпературна сполука (така як карбід, нітрид чи інший високотемпературний матеріал). У відповідності до трьох методик плазмового напилення, описаних Натада еї аі., високотемпературна сполука, певно, має форму ляпок, розподілених усередині ПТБ у результаті процесу 22 плазмового напилення. Згідно з четвертою методикою, описаною Натада еї аіІ., плазмово-напилений ПТБ
ГФ) просочують газоподібними вихідними матеріалами для одержання високотемпературної сполуки, які, певно, утворюють покриття зі сполуки на міжляпкових межах пористого ПТБ. Після такої обробки залишки газоподібних о вихідних матеріалів природно виходять з ПТБ по тих самих проходах, по яких газ проникав до ПТБ. В кожному способі, як стверджується, високотемпературна сполука пригнічує реакційне спікання ПТБ з У57 за якимось 60 механізмом, що не роз'яснюється.
У переуступленій на користь громадськості патентній заявці США Мо (Мо справи повіреного 13013322 на ім'я
Кідпеу еї а). підвищена термостабільність ПТБ досягається шляхом інгібування росту зерен (укрупнення), спікання та перерозподілу пір за розміром (злиття чи укрупнення малих пір з утворенням більших за розміром пір) при перевищенні розрахункового температурного режиму. Згідно з Кідпеу еї аї., опір теплопередачі крізь бо ПТБ визначається частково кількістю мікроструктурних дефектів у зернах ПТБ. Кідпеу еї аі. стверджують, що такі дефекти можуть бути створені шляхом проведення індукованих складом композиції реакцій утворення дефектів та процес-індукованої пористості, причому перші включають вакансії, спричинені необхідністю збереження зарядової нейтральності в іонних твердих речовинах, як у випадку У57, де заміщення оксиду цирконію (2гСб) на оксид ітрію (203) у решітці створює вакансію. З іншого боку, процес-індукована пористість включає пороутворення, яке відбувається під час нанесення покриття, коли компонент повертають відносно джерела нанесення. Найпростішим прикладом є взаємодія парів з поверхнею за механізмами "схід-захід сонця", що спостерігаються при обертанні компоненту під час нанесення ПТБ з парової хмари, такого як нанесення методом РМО, результатом якого є текстурований ріст покриття, в якому відбувається утворення пір між 7/0 стовпчиками, у стовпчиках та між вторинними гілками росту, що знаходяться в стовпчиках.
Кідпеу еї аЇ. описують методику, яка дозволяє зберігти у ПТБ процес-індуковану пористість шляхом введення до мікроструктури ПТБ високодисперсних дрібнокристалічних речовин. Конкретніше, Кідпеу еї а). стверджують, що обмежена кількість високодисперсного карбідного та/або нітридного дрібнокристалічного матеріалу, утвореного на місцях дефектів, пір та міжзеренних меж мікроструктури ПТБ, дозволяє зафіксувати міжзеренні /5 межі ПТБ та інгібувати спікання, укрупнення зерен та перерозподіл пір за розміром при перевищеннях розрахункового температурного режиму, результатом чого є стабілізація мікроструктури і, отже, теплопровідності ПТБ. Кідпеу еї аІ. стверджують, що придатні методики карбідування/нітридування включають нанесення ПТБ з використанням методу конденсації з парової фази в атмосфері, яка містить пари, гази чи сполуки карбону та/або нітрогену, та/або термообробку у присутності газу, що містить карбон та/або нітроген у вигляді газів чи сполук. На відміну від Натада еї аї., для фіксації міхзеренних меж ПТБ карбідні/нітридні дрібнокристалічні речовини повинні мати вигляд дуже високодисперсних дрібнокристалічних матеріалів.
Хоч введення карбідних/нітридних осадів за Кідпеу еї аі. дозволяє одержати ПТБ з більш стабільними мікроструктурами, були б бажаними подальші удосконалення мікроструктури ПТБ та процесів їх одержання з метою поліпшення термостабільності, що дозволить використовувати тонші ПТБ та/або, якщо це можливо, нижчі сч г Витрати охолоджувального повітря, тим самим зменшуючи технологічні витрати та вартість матеріалів і збільшуючи тривалість життя компонентів та ефективність двигуна. і)
Даний винахід загалом пропонує покриття для створення теплового бар'єру (ПТБ) та спосіб формування покриття на компоненті, призначеному для використання в агресивному середовищі, такому як виготовлені з надміцних сплавів компоненти турбіни, камери згоряння та форсажної камери газотурбінного двигуна. Спосіб за Ге!
Зо Чим винаходом, зокрема, стосується одержання більш стабілізованої мікроструктури ПТБ шляхом інгібування росту зерен, спікання та укрупнення чи злиття пір у ПТБ протягом періодів перевищення розрахункового - температурного режиму. Поліпшення, які забезпечує цей винахід, є особливо очевидними для ПТБ, що мають «- стовпчасту структуру зерен, таких як нанесені методом ЕВРМО та іншими РУО-методиками, хоч винахід можливо застосовувати також для ПТБ, нанесених такими методами, як плазмове напилення. -
Винахід загалом стосується ПТБ, мікроструктура якого містить елементарний карбон та/або карбонвмісний ї- газ, які збільшують вихідну величину пористості ПТБ і утворюють додаткові дрібні закриті пори у ПТБ під час наступних перевищень розрахункового температурного режиму. Далі винахід охоплює спосіб, за яким дрібнокристалічний матеріал елементарного карбону і, можливо, дрібнокристалічні карбіди вводять шляхом випаровування до мікроструктури ПТБ. Згідно з винаходом, якщо елементарний карбон наносять « бпівосадженням методом ЕВРМО з теплоізоляційним матеріалом ПТБ, усередині ПТБ утворюються з с високодисперсні субзернинні мікроструктури, разом з численними дрібними лінійними порами на ділянках відкладання карбонових чи карбідних кластерів. Цю пористість (як відкриту, так і закриту) пояснюють ефектом ;» "екранування", який виникає в результаті процесу ЕВРМУО. Було виявлено, що на цих ділянках утворюється додаткова дрібна та стабільна пористість під час наступних періодів перевищення розрахункового температурного режиму, коли відбувається спікання ПТБ. -І Вважається, що ця додаткова пористість є результатом утворення карбонвмісних газів при розкладі кластерів елементарного карбону (і, можливо, карбідних кластерів) при високих температурах, які як нерозчинні у пи матеріалі ПТБ захоплюються усередині ПТБ внаслідок часткового спікання матеріалу ПТБ, під час якого вихідна - дрібна пористість ПТБ за відомим рівнем техніки часто зникає в результаті процесу укрупнення (злиття) пір. 50р Вважається, що тиск, який захоплений газ чинить на оточуючий матеріал ПТБ, інгібує укрупнення пір та процеси ве перерозподілу у мікроструктурі тому ПТБ зберігає дрібну пористість а мікроструктура ПТБ
Ге) термостабілізується. Оскільки цей корисний ефект пов'язано із захопленим газом, даний винахід охоплює також процеси, за якими здійснюють пряме включення нерозчинного газу, такого як карбонвмісний газ, до мікроструктури ПТБ, а потім навмисно частково спікають ПТБ для захоплення газу та створення дрібної стабільної пористості усередині ПТБ.
З урахуванням вищезазначеного додаткова дрібна пористість, навіть як прямий результат спікання, яке (Ф) звичайно пов'язане з підвищенням теплопровідності, створюється способами за даним винаходом для протидії ка небажаним ефектам спікання, тим самим зберігаючи і, потенційно, збільшуючи пористість для збереження чи зниження теплопровідності ПТБ. В результаті, можуть бути спроектовані компоненти, розраховані на тонкіше во ПТБ та/або, якщо можливо, меншу витрату охолоджувального повітря, тим самим зменшуючи технологічні витрати та вартість матеріалів і збільшуючи тривалість життя компонентів та ефективність двигуна.
Інші цілі та переваги даного винаходу будуть зрозумілішими з наведеного далі детального опису.
Фігура 1 є перспективним видом лопаті турбіни високого тиску.
Фігура 2 схематично зображує поперечний розріз лопаті за Фігурою 1 вздовж лінії 2-2 і показує систему 65 покриття для створення теплового бар'єру на лопаті за даним винаходом.
Фігури З та 4 є мікрофотографіями покриттів для створення теплового бар'єру, нанесених згідно з даним винаходом та за відомим рівнем техніки, відповідно, у тому стані, який вони мають безпосередньо після нанесення.
Фігури 5 та 6 є мікрофотографіями покриттів для створення термічного бар'єру за Фігурами 3 та 4, відповідно, після термообробки при приблизно 12002 протягом приблизно 2 годин.
Фігури 7 та 8 є графіками, що порівнюють теплопровідності та густини, відповідно, покриттів для створення теплового бар'єру, одержаних за відомим рівнем техніки та за даним винаходом.
Даний винахід загалом стосується компонентів, які зазнають дії високих температур, зокрема, таких компонентів, як сопла та лопаті турбін високого та низького тиску, бандажі, футеровка камери згоряння та 7/0 обладнання форсажної камери газотурбінних двигунів. Приклад лопаті турбіни високого тиску 10 зображено на
Фігурі 1. Лопать 10 загалом включає аеродинамічну поверхню 12, на яку спрямовані гарячі гази згоряння під час роботи газотурбінного двигуна і поверхня якої зазнає тому дії гарячих газів згоряння, а також дії оксидації, корозії та ерозії. Аеродинамічна поверхня 12 захищена від агресивного робочого середовища системою покриття для створення теплового бар'єру (ПТБ), яку схематично зображено на Фігурі 2. Аеродинамічна 75 поверхня 12 закріплена на диску турбіни (не зображений) за допомогою з'єднання ластівчиним хвостом, утвореним у кореневій ділянці 16 лопаті 10. У аеродинамічній поверхні 12 є канали охолодження 18, крізь які пропускають стравлюване повітря для відбору тепла від лопаті 10. Хоч переваги даного винаходу будуть описані з посиланням на лопать турбіни високого тиску 10, зображену на Фігурі 1, методи даного винаходу загалом застосовні до будь-якого компонента, на якому може бути використане покриття для створення теплового бар'єру для захисту компонента від високотемпературного середовища.
Система ПТБ 20, представлена на Фігурі 2, включає металеве сполучне покриття 24, нанесене на поверхню субстрату 22, який типово є надміцним сплавом та основним матеріалом лопаті 10. В системах ПТБ, призначених для компонентів газотурбінних двигунів, сполучне покриття 24 типово є композицією з високим вмістом алюмінію, такою як зовнішнє покриття з МСгГАІХ-сплаву, чи дифузійним покриттям, таким як дифузійний с алюмінід чи дифузійний платинований алюмінід типу, відомого фахівцям. Збагачені на алюміній сполучні покриття цього типу утворюють плівку оксиду алюмінію 28, яка виникає внаслідок оксидації сполучного покриття о 24. Плівка оксиду алюмінію утворює хімічний зв'язок між теплоізоляційним матеріалом чи ПТБ 26 і сполучним покриттям 24 та субстратом 22. ПТБ 26 на Фігурі 2 зображене як таке, що має стійку до напружень мікроструктуру стовпчастих зерен 30. Як відомо фахівцям, такі стовпчасті мікроструктури можуть бути одержані ду шляхом нанесення ПТБ 26 з використанням методики конденсації з парової фази, такої як ЕВРМО. Хоч значна частина наведеного далі дослідження буде зосереджена на стовпчастому ПТБ типу, представленого на Фігурі 2, - вважаєтьтся, що даний винахід може бути також застосовано до нестовпчастих ПТБ, нанесених такими «- способами, як плазмове напилення, включаючи напилення повітряною плазмою (АРБЗ). ПТБ цього типу має форму розплавлених "ляпок"», в результаті чого утворюється мікроструктура, яка характеризується в розплюснутими зернами неправильної форми та певним ступенем неоднорідності та пористості. ї-
Кращий теплоізоляційний матеріал для ПТБ 26 основано на бінарній суміші оксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію (57), зокрема, на оксиді цирконію, частково стабілізованим оксидом ітрію. За даним винаходом можуть бути також використані інші керамічні матеріали, такі як оксид цирконію, повністю стабілізований оксидом ітрію, або оксид цирконію, частково чи повністю стабілізований оксидом церію, оксидом магнію, оксидом « скандію та/або іншими оксидами. За одним з аспектів даного винаходу особливо придатним матеріаломдля ПТБ (- с є У57, який містить приблизно від 4 до 8 масових відсотків оксиду ітрію. ПТБ 26 наносять з товщиною, й достатньою для забезпечення бажаного теплового захисту субстрату основи 22 та лопаті 10, звичайно від «» приблизно 75 до приблизно 300 мікрометрів.
В результаті процесів, якими наноситься ПТБ 26 окремі зерна 30 ПТБ 26 характеризуються Мікроструктурними дефектами та порами 32 усередині зерен 30 і на міжзеренних межах та поміж ними. -і Вважається, що дефекти та пори зменшують теплопровідність зерна ЗО ПТБ і, отже, ПТБ 26 у цілому. Другим аспектом винаходу є збереження чи збільшення величини пористості у мікроструктурі ПТБ та стабілізація ть мікроструктури ПТБ під час перевищення розрахункового температурного режиму, яке інакше спричинює ріст - зерен (укрупнення), спікання та перорозподіл пір за розміром, приводячи до укрупнення та/або зникнення дефектів та пір 32, наявність яких є бажаною. Обидва ці аспекти можуть бути досягнуті за даним винаходом шк шляхом співнанесення елементарного карбону в процесі нанесення покриття. Згідно з винаходом, збільшена
Ге) величина дрібної відкритої пористості може бути створена у ПТБ 26 в процесі його нанесення шляхом співнанесення елементарного карбону та ізоляційного матеріалу (наприклад, 57) ПТБ 26, причому під час наступної дії високих температур утворюється додаткова дрібна пористість внаслідок виділення нерозчинних Ккарбонвмісних газів з карбону, які потім захоплюються усередині ПТБ 26 в результаті часткового спікання ПТБ 26. За іншим варіантом другий аспект може бути здійснені шляхом прямого введення нерозчинного газу до ПТБ (Ф, 26 методом просочування, а потім часткового спікання ПТБ 26 для захоплення введеного газу. ко Кращим способом співнанесення карбону та теплоізоляційного матеріалу ПТБ 26 є випаровування одного чи кількох зливків теплоізоляційного матеріалу і карбону та/або сполуки карбону. Прикладом придатного джерела бо карбону є графіт, а придатні сполуки карбону включають карбід цирконію (2гС), карбід титану (ТіС), карбід танталу (Тас) та карбід молібдену (Мо2С). Вважається, що додаткова пористість, яка утворюється при цьому, є результатом ефекту екранування, який спостерігається при нанесенні двох нерозчинних фаз методом ЕВРМО.
Більш конкретно, вважається, що "первинна" пористість утворюється навколо осаджуваних кластерів елементарного карбону (і, можливо, кластерів карбідів, оксикарбідів, нітридів і т.п., які усі є нерозчинними 65 В 'У52) під час ЕВРМО в результаті блокування доступу потоку парів оксиду цирконію у безпосередню близькість до кластерів другої фази. Було відзначено, що іншим корисним ефектом співнанесення кластерів карбону (і,
можливо, карбідних кластерів) методом ЕВРМО є утворення багатьох додаткових поверхонь розділу, асоційованих із субзеренними межами, можливо, внаслідок причин, пов'язаних, певно, з тим, що присутність карбону промотує нуклеацію нових субзерен та інгібує дифузійні процеси росту зерен. У результаті відбувається постійна нуклеація нових зерен, що приводить до утворення високодисперсної субзернистої структури ПТБ з численними поверхнями розділу, які знижують теплопровідність крізь зерна ПТБ. Рівні відкритої пористості, що спостерігаються в ПТБ, нанесених у відповідності з даним винаходом, значно вищі, ніж для ПТБ на основі 57, нанесених з ідентичного джерела матеріалу 57 (без джерела карбону) за ідентичних умов. Якщо ПТБ на основі
У57, що звичайно наносяться методом ЕВРМО, мають рівні відкритої пористості не більш, ніж приблизно 15-20 70 об'ємних відсотків, вважається, що даний винахід дає змогу досягти рівнів відкритої пористості принаймні порядку 25 об'ємних відсотків, а типові рівні відкритої пористості складають від приблизно ЗО до приблизно 35 об'ємних відсотків.
Високодисперсна "вторинна" пористість виникає за даним винаходом в результаті здійснення реакції елементарного карбону (і, можливо, карбідів) з киснем з утворенням монооксиду карбону (СО) та/або іншого карбонвмісного газу (наприклад, діоксиду карбону СО») під час перевищення розрахункового температурного режиму (наприклад, вище приблизно 9502). Внаслідок того, що первинна пористість оточує осаджений карбон, існує достатній об'єм пір для виділення карбонвмісних газів з утворенням дуже дрібних пір ("мікропори") усередині ПТБ. По мірі утворення монооксиду карбону та втрати певної частини вихідної первинної пористості в результаті укрупнення пір та їх перерозподілу за розміром під час спікання певна частина монооксиду карбону го захоплюється у мікропорах. Вважається, що захоплений газ протидіє енергії поверхневого натягу, яка є рушійною силою укрупнення (злиття) пір під час спікання. Таким чином, на додаток до зниження густини та теплопровідності ПТБ 26 додаткова дрібна пористість, що може бути створена за даним винаходом, є термостабільною, тобто не сприйнятливою до усадкової деформації.
Додаткова пористість може також частково утворюватися за однією чи обома з таких реакцій: с 25-30 исС2со0 2О520- 260 о
Ці реакції, як описано в літературі, відбуваються в інтервалі температур від приблизно 9002С до приблизно 12002С, якщо при цьому підтримується достатньо низький вакуум порядку 10' 4-10"5 тор (приблизно 1,33Хх107-1,33Х10 9 мбар) (оскільки рівноважний тиск монооксиду карбону дуже низький, наприклад, приблизно /-Ф) 107 тор при 8702С). Згідно з цією теорією за таких умов при нанесенні методом ЕВРМО будуть утворюватися « цирконій та карбід цирконію, і навколо цих частинок у результаті ефекту екранування під час процесу ЕВРМО буде утворюватися первинна пористість. При наступному нагріванні буде утворюватися газоподібний монооксид (7 карбону, приводячи до утворення нової вторинної пористості усередині ПТБ 26 на його зерен 30, а також «І монооксид карбону (та/або діоксид карбону чи інший карбонвмісний газ), захоплений в мікропорах, які є 32 залишками вихідної первинної пористості. Потенційними побічними продуктами вказаних вище реакцій є також в карбіди (наприклад, 27) та оксикарбіди (наприклад, 2гО,Су), які можуть сприяти стабілізації мікропористої структури ПТБ 26 шляхом закріплення та зміцнення міжзеренних меж та пір 32 ПТБ 26.
Як було вказано раніше, принаймні деякі з корисних ефектів, що можуть бути досягнуті за даним винаходом, « можуть бути також одержані шляхом прямого введення нерозчинного газу до ПТБ 26, а потім часткового З спікання ПТБ 26 для захоплення газу та утворення дрібної стабільної вторинної пористості усередині ПТБ 26. с Придатні для цього гази включають монооксид карбону, діоксид карбону, діоксид сульфуру, азот та аргон, які
Із» можуть бути введені в ПТБ 26 під час нанесення ПТБ 26 або в результаті обробки після нанесення. В будь-якому випадку має бути проведена стадія навмисного нагрівання для проведення принаймні часткового спікання ПТБ 26 з метою закриття відкритої пористості, яка дала змогу газу проникнути до ПТБ 26, тим самим запобігаючи виходу газу. Наприклад, в процесі обробки після нанесення ПТБ 26 може бути поміщене в камеру під вакуумом, і після чого в камеру подають нерозчинний газ для заповнення відкритої пористості ПТБ 26. Потім пористість «» закривають шляхом нагрівання ПТБ 26 (краще в атмосфері нерозчинного газу) до температури приблизно 95020 з чи більше для ПТБ з У57. Після закриття пори, що містять газ, будуть стабілізовані проти подальшого ущільнення тиском захопленого нерозчинного газу. т» 50 Хоч наведене вище обговорення стосується насамперед стовпчастого ПТБ типу, зображеного на Фігурі 2, корисні ефекти винаходу можуть бути також досягнуті при використанні нестовпчастих ПТБ, нанесених такими шо методами, як плазмове напилення. Як згадувалось раніше, нанесений плазмовим напиленням ПТБ утворено з розплавлених "ляпок", внаслідок чого зерниста структура характеризується сплощеними зернами неправильної форми, оточеними неоднорідною пористістю. За даним винаходом можна зберігати ефективну величину 99 пористості для стабілізації мікроструктури ПТБ під час перевищення розрахункового температурного режиму
ГФ) шляхом співнанесення порошків елементарного карбону чи сполук на основі карбону та матеріалу ПТБ, т наприклад, шляхом одночасного напилення порошків графіту та 57 або напилення порошку У57 з графітовим покриттям. При наступній термічній обробці, достатній для часткового спікання ПТБ, буде виділятись карбонвмісний газ, а частина існуючої відкритої пористості закривається. За іншим варіантом нерозчинний газ 60 може бути введено безпосередньо до ПТБ 26 в процесі обробки після нанесення, як описано вище. В будь-якому випадку процес та результат відрізняються від тих, що забезпечуються патентом США Мо 5906895 на ім'я
Натадіа еї аї., у якому Натада еї а). описують створення нанесеного плазмовим напиленням ПТБ, яке чи то містить "ляпки" карбідів або іншої високотемпературної сполуки, чи то просочується газоподібними вихідними матеріалами для утворення карбідного покриття (чи покриття з іншої високотемпературної сполуки) на 62 міжляпкових межах ПТБ. Жодне з цих ПТБ не може містити захоплений газ внаслідок відкритого характеру пір нанесеного плазмовим напиленням ПТБ.
В ході досліджень, що привели до цього винаходу, ПТБ з 57 наносили методом ЕВРМО на зразки, виготовлені з суперсплаву Кепе М5, на які було нанесене сполучне покриття алюмініду платини (РІАЇ). На деякі
Зразки покриття наносили шляхом випаровування окремих зливків графіту та 790752 (оксид цирконію, стабілізований приблизно 7 90 мас. оксиду ітрію). Графітові зливки включали вольфрамовий ковпачок, який під час ЕВРМО утворює розплавлену поверхневу лунку, крізь яку випаровується карбон, згідно з патентом США Мо 5296274, виданим на ім'я Моуспап еї а). Аналогічно до процесів ЕВРМО за відомим рівнем техніки зразки завантажують до камери для нанесення покриття таким чином, щоб вони утримувались над зливками, і камери 70 відкачують до одержання неповного вакуума від приблизно 4,7х10 7 до приблизно 6,6х107 тор (від приблизно 0,8х107 до приблизно 8,8х107 мбар). Потім зразки нагрівають до температури в інтервалі приблизно 900-10002С і при обертанні зразків зі швидкістю приблизно 25 об/хв використовують дві електронно-променеві пушки, що працюють на рівнях потужності приблизно 19,5 кВт та 23 кВт, щоб спрямувати електронні пучки на зливки У57 та графіту, відповідно, та розплавити поверхню зливків для утворення парової хмари, яка містить 75 оксид цирконію, моно оксид цирконію, цирконій, ітрій, оксид ітрію, оксиди ітрію з нижчими ступенями окислення, кисень та карбон. Пари наносять (конденсують) на поверхні зразків з утворенням ПТБ, товщина яких становить приблизно 150 мікрометрів. Кожне з одержаних покриттів (далі позначається як 796752) містить дисперсію карбону (твердий графіт) і, можливо, карбіду цирконію, що накопичувались навколо дефектів, пір та субзерен (поверхні розділу усередині зерен) мікроструктури МБ під час росту окремих зерен. Кількість нанесеного карбону (далі позначається як "низька", "середня" чи "висока") визначається положенням кожного зразка по відношенню до графітової лунки, причому ті з них, що розташовані ближче до лунки, одержують вищу концентрацію карбону, ніж ті, що знаходяться ближче до лунки 57. На інші зразки наносять покриття в описаний вище спосіб, але випаровують лише зливок 795757 для нанесення звичайного ПТБ з матеріалу 795757.
Кожна з Фігур З та 4 є зробленими зі збільшенням 5000х мікрофотографіями одного зі зразків із покриттями с тус та 795757, відповідно, у стані на момент нанесення. Виміряна величина відкритої пористості зразків о 79657 становила приблизно 32 об'ємних відсотки порівняно з 12 об'ємними відсотками для звичайних тоб 52-зразків. Потім зразки піддавали старінню при приблизно 12002 протягом приблизно двох годин. Фігури 5 та 6 є мікрофотографіями зістарених зразків 790757 та 796752, відповідно. З порівняння Фігур З та 5 можна побачити, що в зразках 796752 утворюється високодисперсна пористість, яку можна пояснити проходження Ме) реакції між карбоном та киснем, що дифундує усередину ПТБ. Кількість нанесеного карбону, певно, впливає на «Е густину ПТБ після старіння, причому ПТБ, що містять низькі, середні та високі концентрації карбону, мали середні значення густини приблизно 4,835, 4,615 та 4,555 г/куб.см, відповідно. --
Після старіння при приблизно 1200 «С протягом приблизно двох годин вимірювали теплопровідність та «г густину кожного зразка. Одержані дані зведені на Фігурах 7 та 8, де наведені інтервали розподілу, стандартні 32 відхили та середні значення. Теплопровідності для 795757 та базового зразка 796757 були виміряні при - приблизно 8902 і наведені в Таблиці | нижче. Величина "95 різниці" визначалась на основі середніх значень теплопровідності зразків 795757 по відношенню до базових зразків 79557. їх "о нн щі с з туя 10082000
Результати цих дослідів є вагомим свідченням на користь впливу домішок карбону на теплопровідність та і пористість ПТБ на основі 57. Знижена теплопровідність зразків 79567520 узгоджується зі збільшеною їз пористістю, що спостерігається. Крім того, результати свідчать, що зразки 796752 мають більш стабільну мікроструктуру, ніж зразки 795757, внаслідок чого зразки 796752 зберігають нижчу теплопровідність під час - старіння при 12002С. ї» 20 Хоч даний винахід описано на прикладі кращого варіанта втілення, зрозуміло, що фахівець в цій галузі зможе адаптувати його для використання в інших формах. Згідно з цим обсяг винаходу має обмежуватись лише ср наведеною далі формулою винаходу.
Claims (38)
- Формула винаходу о 1. Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (26) на поверхні компонента (10), який ко включає формування згаданого з теплоізоляційного матеріалу, яке містить елементарний карбон та карбоновмісний газ, який відрізняється тим, що елементарний карбон та газ вносять у пори (32), розташовані 60 усередині зерен і на міжзеренних межах теплоізоляційного матеріалу та поміж ними, таким чином, що кількість елементарного карбону та/або нерозчинного газу є достатньою для термостабілізації мікроструктури теплоізоляційного матеріалу.
- 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що включає співвипаровування карбону та теплоізоляційного матеріалу при підвищеній температурі. 65 З.
- Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що включає нанесення покриття для створення теплового бар'єра (26) методом електронно-променевої конденсації з парової фази, під час якої одночасно випаровують зливок теплоізоляційного матеріалу та зливок карбоновмісного чи карбідовмісного матеріалу.
- 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що включає нанесення покриття для створення теплового бар'єра (26), просочення покриття для створення теплового бар'єра нерозчинним газом, а потім нагрівання покриття для Створення теплового бар'єра (26) для закриття принаймні частини пор (32) та захоплення нерозчинного газу усередині замкнених пор (32).
- 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що нерозчинний газ є щонайменше одним газом, вибраним з групи, що складається з монооксиду карбону, діоксиду карбону, діоксиду сульфуру, азоту та аргону.
- б. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що принаймні деякі пори (32), які захоплюють і містять 7/о нерозчинний газ, є стійкими до спікання, укрупнення пор та перерозподілу пор за розміром.
- 7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що нерозчинний газ є карбоновмісним газом, захопленим у порах шляхом нагрівання покриття для створення теплового бар'єра (26) до температури, достатньої для виділення карбоновмісного газу з елементарного карбону і часткового спікання теплоізоляційного матеріалу для закриття принаймні деяких пор (32).
- 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють при температурі принаймні 950 2С.
- 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що покриття для створення теплового бар'єра (26) включає стовпчасті зерна (30).
- 10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що теплоізоляційний матеріал є оксидом цирконію, стабілізованим оксидом ітрію.
- 11. Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (26) на поверхні компонента (10), який відрізняється тим, що співвипаровують карбон та теплоізоляційний матеріал для термостабілізації пор (32) у мікроструктурі теплоізоляційного матеріалу.
- 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що включає нанесення покриття для створення теплового бар'єра (26) методом електронно-променевої конденсації з парової фази, під час якої одночасно випаровують зливок с Теплоізоляційного матеріалу та другий зливок карбоновмісного чи карбідовмісного матеріалу.
- 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що другий зливок включає графіт. о
- 14. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що покриття для створення теплового бар'єра (26) має мікроструктуру з порами (32) та субзеренними поверхнями розділу усередині і на міжзеренних межах мікроструктури та поміж ними, причому пори (32) утворюють відкриту пористість у покритті для створення Ге») зо теплового бар'єра (26), яка складає щонайменше 25 об'ємних відсотків покриття для створення теплового бар'єра (26), принаймні деякі з пор (32) містять елементарний карбон та/або карбоновмісний газ, і в елементарний карбон та/або карбоновмісний газ присутні в кількості, достатній для термостабілізації «- мікроструктури теплоізоляційного матеріалу.
- 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що принаймні деякі з пор (32) захоплюють нерозчинний газ, в Зз5 причому пори (32), що містять нерозчинний газ, є стійкими до спікання, укрупнення пор та перерозподілу пор за ї- розміром.
- 16. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає нагрівання покриття для створення теплового бар'єра (26) до температури, достатньої для виділення карбоновмісного газу з елементарного карбону та часткового спікання теплоізоляційного матеріалу для закриття принаймні деяких з пор (32). «
- 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що нагрівання проводять при температурі принаймні 950 2С. шщ с
- 18. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає нагрівання покриття для створення ц теплового бар'єра (26) до температури, достатньої для виділення карбоновмісного газу з елементарного карбону "» та утворення додаткових пор (32), які захоплюють карбоновмісний газ.
- 19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що нагрівання проводять при температурі принаймні 950 2С.
- 20. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що теплоізоляційний матеріал є оксидом цирконію, -і стабілізованим оксидом ітрію, а покриття для створення теплового бар'єра (26) включає стовпчасті зерна (30). їз
- 21. Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (26) на поверхні компонента (10), який включає нанесення покриття для створення теплового бар'єра (26) на поверхню компонента (10), причому - вказане покриття для створення теплового бар'єра (26) має мікроструктуру з порами (32) та субзеренними їз 50 поверхнями розділу усередині і на міжзеренних межах мікроструктури та поміж ними, який відрізняється тим, що вказане покриття для створення теплового бар'єра (26) просочують газом, нерозчинним у теплоізоляційному іЧе) матеріалі, і нагрівають для закриття принаймні деяких з пор (32) та захоплення нерозчинного газу у закритих порах (32).
- 22. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що нерозчинний газ є щонайменше одним газом, вибраним з групи, що складається з монооксиду карбону, діоксиду карбону, діоксиду сульфуру, азоту та аргону.
- 23. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що нанесення здійснюють методом електронно-променевої о конденсації з парової фази. іме)
- 24. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що нагрівання проводять при температурі принаймні 950 2б.
- 25. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що теплоізоляційний матеріал є оксидом цирконію, бо стабілізованим оксидом ітрію, а покриття для створення теплового бар'єра (26) включає стовпчасті зерна (30).
- 26. Покриття для створення теплового бар'єра (26) на поверхні компонента (10), яке включає теплоізоляційний матеріал, що містить елементарний карбон та/або газ, нерозчинний в теплоізоляційному матеріалі, яке відрізняється тим, що елементарний карбон та/або нерозчинний газ знаходяться в порах (32), розташованих усередині зерен і на міжзеренних межах теплоізоляційного матеріалу та поміж ними, а кількість б5 елементарного карбону та/або нерозчинного газу - достатня для термостабілізації мікроструктури теплоізоляційного матеріалу.
- 27. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 26, яке відрізняється тим, що принаймні деякі з пор (32) містять елементарний карбон.
- 28. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 26, яке відрізняється тим, що принаймні деякими з пор (32) захоплено нерозчинний газ.
- 29. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 28, яке відрізняється тим, що нерозчинний газ є щонайменше одним газом, вибраним з групи, що складається з монооксиду карбону, діоксиду карбону, діоксиду сульфуру, азоту та аргону.
- 30. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 26, яке відрізняється тим, що принаймні деякі з пор 7/0 (82) містять елементарний карбон, а принаймні деякими з пор (32) захоплений нерозчинний газ, причому нерозчинний газ є карбоновмісним газом.
- 31. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 26, яке відрізняється тим, що мікроструктура покриття для створення теплового бар'єра (26) включає стовпчасті зерна (30).
- 32. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 26, яке відрізняється тим, що теплоізоляційний /5 матеріал є переважно оксидом цирконію, стабілізованим оксидом ітрію.
- 33. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 26, яке відрізняється тим, що має рівень відкритої пористості щонайменше 25 об'ємних відсотків.
- 34. Покриття для створення теплового бар'єра (26) на поверхні виготовленого з суперсплаву компонента (10), яке включає сполучне покриття (24) на компоненті (10), теплоізоляційний матеріал, що має стовпчасту 2о Мікроструктуру з порами (32) та субзеренними поверхнями розподілу усередині і на межзеренних межах мікроструктури та поміж ними, яке відрізняється тим, що принаймні деякі з пор (32) містять елементарний карбон та/або карбоновмісний газ для протидії спіканню, укрупненню зерен та перерозподілу пор за розміром усередині теплоізоляційного матеріалу і тим самим термостабілізують мікроструктуру.
- 35. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 34, яке відрізняється тим, що теплоізоляційний сч ов матеріал є оксидом цирконію, стабілізованим оксидом ітрію.
- 36. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 34, яке відрізняється тим, що принаймні деякими з і) пор (32) захоплено карбоновмісний газ.
- 37. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. Зб, яке відрізняється тим, що захоплений карбоновмісний газ є монооксидом карбону. б зо
- 38. Покриття для створення теплового бар'єра (26) за п. 34, яке відрізняється тим, що має рівень відкритої пористості щонайменше 25 об'ємних відсотків. - «- « -- . и? -і щ» - щ» 3е) іме) 60 б5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002010240A UA74149C2 (uk) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (варіанти) та покриття для створення теплового бар'єра |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002010240A UA74149C2 (uk) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (варіанти) та покриття для створення теплового бар'єра |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA74149C2 true UA74149C2 (uk) | 2005-11-15 |
Family
ID=74505776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2002010240A UA74149C2 (uk) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (варіанти) та покриття для створення теплового бар'єра |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA74149C2 (uk) |
-
2002
- 2002-01-09 UA UA2002010240A patent/UA74149C2/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA74150C2 (uk) | Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра та покриття для створення теплового бар'єра | |
| Unal et al. | Microstructures of Y2O3‐stabilized ZrO2 electron beam‐physical vapor deposition coatings on Ni‐base superalloys | |
| US6057047A (en) | Ceramic coatings containing layered porosity | |
| US6544665B2 (en) | Thermally-stabilized thermal barrier coating | |
| US6365236B1 (en) | Method for producing ceramic coatings containing layered porosity | |
| RU2228389C2 (ru) | Способ обеспечения тепловой защиты и металлическое изделие с керамическим покрытием (варианты) | |
| US6492038B1 (en) | Thermally-stabilized thermal barrier coating and process therefor | |
| US8100083B2 (en) | Process and apparatus for depositing a ceramic coating | |
| UA44780C2 (uk) | Металева деталь (варіанти), спосіб її виготовлення (варіанти)та матеріал для термобар'єрного покриття металевої деталі | |
| FR2833971A1 (fr) | Revetement formant barriere thermique. | |
| US6251504B1 (en) | Ceramic heat barrier coating having low thermal conductivity, and process for the deposition of said coating | |
| CA2284384C (fr) | Revetement de barriere thermique a faible conductivite thermique, piece metallique protegee par ce revetement, procede de depot de ce revetement | |
| JP2005273017A (ja) | 断熱被覆の熱伝導率低減方法、断熱被覆および断熱被覆部品 | |
| UA78487C2 (uk) | Спосіб нанесення керамічного покриття та пристрій для його здійснення | |
| US6998172B2 (en) | Thermally-stabilized thermal barrier coating | |
| UA74149C2 (uk) | Спосіб формування покриття для створення теплового бар'єра (варіанти) та покриття для створення теплового бар'єра | |
| US20050202168A1 (en) | Thermally-stabilized thermal barrier coating and process therefor |