Введение к работе
Актуальность проблей;. Для повкиенют коэффициента полезного действия, эффективности и технических: характеристик современных газотурбинных двигателей (ГТД) необходимо повшенке температуры газа перед входом в турбяяу. Повыиевие температуры гаэа с иате-ряалсЕедческсй течки зрения реализуется как путем применения нс-ек жарспрочних сплагоа а технологий ззх изготовления, так и разработкой лопаток с улучсеяной системой охлазщения. Б настоящее время при разработке сплавов имеется тенденшя к снижения содержания хрома, что сопровождается паданием жаростойкости сплавов и выдвигает высокие требования к эффективности заизтннх покрытий. Повыгвние прочнсстннх характеристик и пластичности сплавов, а такзе использование лопаток, яслучаеїшх методами высокоскоростной направленной кристаллизации я ыонокрястальвсго литья,привело разработтаксз к поиску многокомпонентных пскрктпй для яаругшх поверхностей лопаток, а той теле покрытаЗ системи Ш-tr-R-t , Эта покрытая отличается более eucokoS пласткчкссгьв, стойкостьи к термоусталостя, хотя в проигрывают в гаростойкоств серийным алвминщганм покрытиям. Поэтому весьма актуальна проблема вотгш-яая долгов е'чяостн я стабильности таких покрытий в процессе зкс-пдуаташн. В условиях снжепля жаростойкости основного иатериала ж повышенных тешеразур из менее важясэ зяаченвэ приобретает за-пшта от окислення г поверхности внутренние капалов кездухоохлаждаемых лопаток. Эта проблема достаточно серьезна я еейду посте-* явного уелсянения евстегш охлагдегаїя лопаток.
Таким образом, з настоянеє громя паврэяа песбхвдгмеет* ин
дивидуального подхода ж разработка явкратвй дяя кенкветпнх; дона-'
ток, который предусматривает учет целого ряда факторов5 матерая
s ковструкцая лопатка, уолоші экеядуагаша, тйяяовагруаавяебїіь
двигателя а др. .....
Цель» работы является лсакгение защитных свойств и долго
вечности покрытий сисгеш Mi-Сі—AL-Y к создание на их основе
комплексных систем зашити аоздухсохлавдаеыых лопаток ГТД.
Для достижения поставленной цзл»: в работе были поставлены и решены следующие задачи:
.I. Исследование структурных и фазових превракеняЗ в конденсированном покритка системы №-Cr-SL-Y , полученных по вакуум-но-ддазиеняоЗ технологии ионов высоких энергий (ВПТВЭ), и опенка его защитных свойств.
-
Сйосаонание спссобон довшения долговечности покрытая снстеш Ж-Сг-4-Y путем увеличения термической стабильности структуры защитного слоя и повышения жаростойкости Енешних слоен покрытия.
-
Разработка раяшов нанесеаяя комплексних защитных покрытий №М- NvMlY (CAJI-2) и ШШ-MUl. (АЛС-2) на рабочие лопатка ГТД. А такаэ разработка способа повышения запатнкх свойств ж долговечности покрытия АЛС-2 в коррозиснЕо-акгиЕяой среде.
-
Изучение влияния разработанных способов повышения долго-гечнссти на структуру, состав и свойства покрытий, а также сценка влияквя кскзлексяых покрытий яа свойства сплавов ЕС6У и ЕС26.
-
Сравнительная сценка повреждаемости применяемых и разработанных а данном исследовании покрытий на рабочих лопатках I и В ступеней в условиях, моделирующих реальную эксплуатацию.
На зашиту выносятся:
-
Закономерности структурных и фазовых, превращений а системе конденсированное покрытие-сплав в интервале температур диффузионного отжига 90Q-IICOC ж при длительных выдержках а течение 300 и 1000 пасов.
-
Способ-увеличения долговечности а структурной стайяльно-
стк базового яскрілій СЩ-2, полученного методом БПТВЭ, путей введения барьерного J> -елся.
-
Способ повышения стойкости к газовой коррозии базового покрытия СДП-2 путем ссЕмэпекия диффузионного отжига конденсата с хякико-тержческей обработкой.
-
С сковные закономерности структурних и фпзезых превращений s комплексных покрытия?, при д.татэльяь'х Ексокстеїяюратурннх Еыдеру-чах.
-
Результаты спредаленяя долтоезчиостп к теруяческоі! ста-6у.льесс?я нсыпясу.ср.их покрытий САЛ-2 л АЛС-2 па рабочих лопатках Тел ступе яг после длительных натурных испытаний.
Научная новизна
Установлен характер рекомбинация структури покритая СДД-2 при наличия активних йактсрев на поверхности к границе раздела.
Разработана кетодяхз качественной оценки фазовой стабильности зоны взаимодействия пскрнтяя КіСгДОТ — жаропрочный сплав на ochces кет ода РНАСО'С.
Научно обоснована eoskcsbcctl прга'енєнпя сгистюх слоев пн-тер.чйталлиднкх фаз система №'L з гзчестне барьерного елся для покрытий ХіСгЯУ «а йгйєлєешс -эропречных сплавах.
Показано, что барьерный слой в разработанном комплексном покрытии САЛ-2 меняет характер взаимодействия сглаза и покрытия, что приводит к увеличению структурной стабильности последнего.
Изучены закономерности структур шх к фазондс npsapaoaiwfi в комплексных покрытиях лрк дайораторних й яагуряих испытаниях.
Установлено, что введение шркоаия в состгз пасиваввз? спаси при получении покрытия АЛС-2 дозволяет повысить коррозиояауя стойкость последнего при наличии в составе продуктов сгорания морокой СОЛЯ.
gflgjgMtpflRap,^на;рц;оогь и реализация, :результатоэ работы.
Результат !Ш0ШН№Х в работе исследовании расширяют
5 V
яредстааяенля о характере окисленая и повреждаемости маогокоыао-Евнткнх защитных покритий к приманены для разработки способов создания высокоэффективных комплексных покрытий.
На основе предложенных способов поекшэния долговечности-по
крытия NiCrAf (СДП-2) разработана технология получения
комплексных покрытий-САЛ-2 и АЛС-2. Предложена модификация по
крытия АЛС-2-Щ1С для применения, в коррозионао-актішяой среве.
Выявлены зависимости характера окисления комплексных покрытий АЛС-2 и САЛ-2 ог услоеиЗ эксплуатации на разных ступенях рабочих лопаток турбины.
Практически важным итогом работы являются положительные результаты длительных испытаний рабочих лопаток I и П ступени с разработанными покрытиями в составе изделий.
Комплексные защитные покрытая приняты к использовании для рабочих лопаток I и її ступени двигателя ПС-90А. Годовой экономический эффект составил 272 тыс.рублей.
Апробация работы. Основные результаты.работы доложены и сб-сундены на х Уральской школа мотадловедов-теркисгсв "Ускорение научно-технического прогресса в t/.s таял о ведении и термической обработка сталей я сплавов1* (Свердловск, 1985); яа научнс-тзхяичэ-сксЗ конференции "Современные методы исследования а кеталлсведс-щщ" (Устинов, I9S5); на У Бсесстозасй конференции "Текстура я рекристаллизация s металлах и сплавах" (Уфа,- 1937); на Всесоюзне:.: семднара-школэ "Новые методы нанесения а обработки газотэр-шческих, вакуумных и других еидов покрытии" (Киев, 1987); кз Бсасоазаом семинаре-севесанки "Коррозионно-стойкие жаропрочные сплавы и защитные покрытия для транспортных ГТД" (Николаев, 1983); на I Есесоюзяса симпозиума "Новые жаропрочные и жаростойкие металлические материалы" (Москва, 1989).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введеная,
