Покрытие в газовой фазе

Процесс пакетной цементации

Диффузионные покрытия

Монокристаллические жаропрочные сплавы

В 1970—1980 годы началось применение литых жаропрочных сплавов, полученных методами направленной кристаллизации и монокристаллических сплавов на никелевой основе. Применение этих материалов (на никелевой основе) позволило увеличить прочность и термическую долговечность лопаток газовых турбин.

Химический состав жаропрочных сплавов,
полученных методами направленной кристаллизации

Сплав	%Cr	%Co	%W	%Mo	%Ta	%Nb	%Ti	%Al	%Hf	%B	%Zr	%C
MAR-M200+Hf	9,0	10,0	12,0	-	-	1,0	2,0	5,0	2,0	0,015	0,08	0,14
MAR-M246+Hf	9,0	10,0	10,0	2,5	1,5	-	1,5	5,5	1,5	0,015	0,05	0,15
MAR-M247	8,4	10,0	10,0	0,6	3,0	-	1,0	5,5	1,4	0,015	0,05	0,15
RENE 80H	14,0	9,5	4,0	4,0	-	-	4,8	3,0	0,75	0,015	0,02	0,08

Химический состав монокристаллических жаропрочных сплавов

Сплав	%Cr	%Co	%W	%Mo	%Ta	%Nb	%Ti	%Al	%Hf
Pratt & Whitney № 1	10,0	5,0	4,0	-	12,0	-	1,5	5,0	-
Pratt & Whitney № 2 (3 % Re)	5,0	10,0	6,0	2,0	8,7	-	-	5,6	0,1
CMSX-2	8,0	5,0	8,0	0,6	6,0	-	1,0	5,5	-
SRR99	8,5	5,0	9,5	-	2,8	-	2,2	5,5	-

Поскольку турбинные лопатки, изготовленные из литейных жаропрочных сплавов работают при высоких температурах и в агрессивной среде, возникает необходимость в их защите от горячей коррозии. С этой целью используют диффузионные покрытия двух типов, т. н. пакетная цементация и покрытия, наносимые в газовой фазе. В процессе покрытия происходит обогащение поверхностного слоя алюминием и образование алюминида никеля, как матрицы покрытия.

Процесс происходит при более низкой температуре (около 750 °C). Детали помещаются в коробки со смесью порошков: активный материал, содержащий алюминий и образующий покрытие, активатор (хлорид или фторид) и термический балласт, например, окись алюминия. При высокой температуре образуется газообразный хлорид (или фторид) алюминия, который переносится на поверхность изделия. Затем происходит распад хлорида алюминия и диффузия алюминия вглубь объема. Образуется т. н. «зелёное покрытие», очень хрупкое и тонкое. После этого проводится диффузионный отжиг (несколько часов при температурах около 1080 °C). При этом образуется окончательное покрытие.

Процесс идёт при более высокой температуре около 1080 °C. Активный материал, содержащий алюминий, не находится в непосредственном контакте с изделием. Нет необходимости и в термическом балласте. Процесс отличается диффузией вовне. Также требуется диффузионный отжиг.

Плазменные покрытия

Более современной технологией защиты лопаток является плазменное напыление термобарьерных покрытий. Как правило, термобарьерное покрытие состоит из нескольких слоев — подслой, слой MeCrAlY, слой керамики (часто применяют оксид циркония, стабилизированный иттрием). Для разных двигателей аттестованы вакуумное или атмосферное плазменное напыление, однако все современные разработки выполняются на атмосферной плазме, как более дешевой в эксплуатации.

Дата добавления: 2014-11-18