Рассмотрены основные методы и материалы для нанесения керамических слоев теплозащитных покрытий. Представлены основные способы изготовления материалов для различных методов нанесения керамических слоев теплозащитных покрытий (электронно-лучевой, магнетронное распыление и атмосферно-плазменное напыление). Показаны способы увеличения сферичности и прочности частиц порошковых материалов, что повышает стабильность и воспроизводимость процесса плазменного напыления.
Идентификаторы и классификаторы
- Префикс DOI
- 10.18577/2307-6046-2025-0-2-75-88
Одним из наиболее эффективных способов повышения ресурса деталей горячего тракта газотурбинных двигателей (ГТД) является применение теплозащитных покрытий на охлаждаемых рабочих и сопловых лопатках турбин [1–4]. Такие покрытия состоят не менее чем из двух слоев (рис. 1):
Список литературы
1. Каблов Е.Н., Антипов В.В. Роль материалов нового поколения в обеспечении технологического суверенитета Российской Федерации // Вестник Российской академии наук. 2023. Т. 93. № 10. С. 907-916. EDN: XLHBRS
2. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» //Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33 EDN: TJEMOB
3. Денисова В.С., Малинина Г.А., Власова О.В., Виноградова А.Ю. Исследование свойств тетраборида кремния на свойства жаростойких покрытий для защиты жаропрочных никелевых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 2 (55). С. 68-73. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-2-68-73 EDN: JHNCGJ
4. Доронин О.Н., Горлов Д.С., Азаровский Е.Н., Кочетков А.С. Исследование структуры и свойств жаростойкого покрытия при высокотемпературной деформации образцов из интерметаллидного титанового сплава // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 1 (62). Ст. 06. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 30.08.2024). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-1-61-70 EDN: INUMWI
5. Каблов Е.Н., Мубояджян С.А. Жаростойкие и теплозащитные покрытия для лопаток турбины высокого давления перспективных ГТД // Металлы. 2012. № 1. С. 5-13. EDN: OOVAPZ
6. Лощинин Ю.В., Будиновский С.А., Размахов М.Г. Теплопроводность теплозащитных легированных оксидов РЗМ покрытий ZrO2-Y2O3, полученных магнетронным нанесением // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 3 (52). С. 42-49. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-42-49 EDN: XVANPN
7. Доронин О.Н., Артеменко Н.И., Стехов П.А., Воронов В.А. Нанесение керамических слоев теплозащитных покрытий на основе систем Gd2O3-ZrO2-HfO2 и Sm2O3-Y2O3-HfO2 // Авиационные материалы и технологии. 2022. № 3 (68). Ст. 10. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 30.08.2024). DOI: 10.18577/2713-0193-2022-0-3-108-119 EDN: WEQWHE
8. Лю Цюй, Хуан С., Хэ А. Композитные керамические теплозащитные покрытия из стабилизированного иттрием циркония для авиационных двигателей // Журнал материаловедения и технологий. 2019. Т. 35. № 12. С. 2814-2823. DOI: 10.1016/j.jmst.2019.08.003 EDN: EEJJWZ
9. Чжан Б., Чэнь К., Баддур Н., Патнаик П. Оценка отказов и срока службы теплозащитных покрытий EB-PVD с использованием параметров модели, зависящих от температуры и процесса // Corrosion Science. 2019. Т. 156. С. 1-9. DOI: 10.1016/j.corsci.2019.04.020
10. Ma X., Rivellini K., Ruggiero P., Wildridge G. На пути к прочному термобарьерному покрытию с композитными фазами и низкой теплопроводностью // Журнал технологий термического напыления. 2020. Том 29. С. 423-432. DOI: 10.1007/s11666-020-00979-x EDN: MCBDTF
11. Ши Л., Сунь Ц., Лу Й. Совместное влияние пленочного охлаждения и теплозащитных покрытий на охлаждающие характеристики пленочного и внутреннего охлаждаемого лопасти // Покрытия. 2020. Т. 10. № 9. С. 861. DOI: 10.3390/coatings10090861 EDN: EFUXHS
12. Герман Х. Порошки для технологии термического напыления // Журнал KONA Powder and Particle. 1991. Т. 9. С. 187-199. DOI: 10.14356/kona.1991024
13. Конденсация испаряемого материала в вакууме (дуговой, магнетронный, электронно-лучевой методы). URL: http://www.helpiks.org (дата обращения: 23.09.2024).
14. Амайя К., Приас-Бараган Дж. Дж., Аперадор В. Теплопроводность тонких пленок стабилизированного иттрием диоксида циркония с зигзагообразной микроструктурой // Журнал прикладной физики. 2017. Том. 121. С. 245110.
15. Решения для покрытий Saint-Gobain. URL: http://www.coatingsolutions.saint-gobain.com (дата обращения: 23.09.2024).
16. Шевалье Ж., Чок К. Моделирование испарения при электронно-лучевом физическом осаждении из паровой фазы теплозащитных покрытий // Emergent Materials. 2021. Т. 4. № 6. С. 1499-1513. DOI: 10.1007/s42247-021-00284-5 EDN: IIVKPP
17. Будиновский С.А., Доронин О.Н., Косьмин А.А., Бенклян А.С. Исследование состояния мишени системы Zr-Y-РЗМ на скорости ее распыления при нанесении керамического слоя ТЗП с помощью установки УОКС-3 // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 2 (63). Ст. 09. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 30.08.2024). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-2-85-92 EDN: LZCANQ
18. Мехта А., Васудев Х., Сингх С. и др. Обработка и достижения в разработке теплозащитных покрытий: обзор // Покрытия. 2022. Т. 12. № 9. С. 1318. DOI: 10.3390/coatings12091318 EDN: XPEWEN
19. Gaedike B., Guth S., Kern F. и др. Нанесение PVD-покрытий 3YSZ-TiC методом мощного импульсного магнетронного распыления (HiPIMS) // Прикладные науки. 2021. Т. 11. № 6. С. 2753. DOI: 10.3390/app11062753 EDN: QXRZFO
20. Казиев А., Колодко В., Лисенков В., Тумаркин А. Металлизация керамики Al2O3 медью методом осаждения покрытий из магнетронов с охлаждаемой и горячей мишенью // Покрытия. 2023. Т. 13. № 2. С. 238. DOI: 10.3390/coatings13020238
21. Хейдари П. Обзор методов изготовления функционально-градиентных теплозащитных покрытий (FG-TBC) в газовых турбинах // Американский журнал по машиностроению и материаловедению. 2022. Т. 6. № 2. С. 18-26. DOI: 10.11648/j.ajmme.20220602.12
22. Ли Р. Исследование стойкости к высокотемпературному окислению и коррозии расплавленными солями теплозащитных покрытий YSZ, CeYSZ и YSZ/CeYSZ методом атмосферного плазменного напыления // Покрытия. 2024. Т. 14. № 1. С. 102. DOI: 10.3390/coatings14010102
23. Артеменко Н.И. Исследование режимов работы серийного плазмотрона Metco F4 с использованием плазмообразующих газов аргона и азота // Труды ВИАМ. 2018. № 5 (65). Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-5-76-89 EDN: XOGMWD
24. Артеменко Н.И., Татарников С.В., Доронин О.Н. Исследование параметров нанесения керамического слоя теплозащитного покрытия ZrO2-7%Y2O3 методом плазменного напыления на производительность технологического процесса // Труды ВИАМ. 2023. № 4 (122). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 30.08.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-4-69-80 EDN: MQLTZN
25. Дружнова Я.С. Разработка методов газотермического напыления упрочняющих покрытий на основе карбидов вольфрама и хрома (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 10 (116). Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 30.09.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-10-100-115 EDN: NCIBBN
26. Стунда-Зуева А., Ирбе З., Берзина-Чимдина Л. Управление морфологией керамических и композитных порошков, полученных методом распылительной сушки - Обзор // Ceramics International. 2017. Т. 43. С. 11543-11551.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Представлены результаты экспериментального определения коэффициента трения и степени износа металлических композиционных материалов с никелевой и медной матрицей, армированных нитридами, в парах трения с разными марками сталей в условиях варьирования нагрузки и скорости скольжения. Показано, что независимо от матрицы композиционные материалы с нитридным армированием обладают высоким коэффициентом трения. При низких значениях скорости скольжения и нагрузки преобладает адгезионный механизм трения, но с увеличением данных параметров повышается доля абразивного механизма трения. Дополнительно проанализированы структуры исследуемых металлических композиционных материалов.
Для предотвращения механических повреждений экранов индикаторных приборов наиболее целесообразно применять защитные стекла на полимерной основе, которые можно интегрировать в готовую конструкцию. Для улучшения качества отображения информации необходимо снизить интенсивность бликов и обеспечить максимальное светопропускание данных изделий, этого можно достичь путем нанесения оптических покрытий. Представлены результаты исследований, направленных на получение четырехслойного антибликового покрытия из оксидов титана и кремния на полимерной пленке с клеевым слоем и без него, изучены их характеристики.
Исследованы спеченные материалы следующего состава (NdwPrpDyzCex)–(Fe1‒yCoy)–B (w ≤ 0,44; x ≤ 0,13; p ≤ 0,45; z ≤ 0,41; y ≤ 0,26). Приведены гистерезисные кривые размагничивания по индукции и по намагниченности. Установлено, что примесь неодима и церия в исследованных количествах не оказывает отрицательного влияния на магнитные характеристики спеченных материалов. Таким образом, годные спеченные материалы из неочищенных редкоземельных металлов изготавливать можно, хотя величина температурного коэффициента индукции материалов такого состава недостаточна для применения в навигационных приборах.
Представлены результаты анализа образцов термопластичного полиуретана в среде авиационного керосина ТС-1 в различных условиях. Результаты анализа образцов методом гель-проникающей хроматографии позволяют предположить присутствие в образце компонентов с непрореагировавшими функциональными группами, позволяющими нивелировать воздействие разрушающих факторов в мягких условиях. Исследование комплексного влияния более жестких факторов с привлечением дополнительных методов анализа позволило более подробно оценить механизм разрушения материала и различные характеристики зон его разложения.
Представлен обзор научно-технической литературы, посвященной исследованию закалочной чувствительности деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al–Mg–Si (серия 6ХХХ). Проведен анализ современного состояния и последних достижений в данной области исследований. Рассмотрены факторы, влияющие на закалочную чувствительность данных сплавов. Изложены некоторые аспекты влияния пониженной скорости закалки на процесс старения и свойства материала. Выявлено, что важной тенденцией при изучении фазовых превращений сплавов серии 6ХХХ является применение дифференциальной сканирующей калориметрии и математического моделирования.
В настоящее время задача увеличения объемов применения литейных магниевых сплавов в перспективных изделиях авиакосмической и военной техники является актуальной. К механическим, коррозионным и технологическим характеристикам, а также условиям эксплуатации деталей из магниевых сплавов предъявляют высокие требования. Основной задачей технологов, разрабатывающих материалы и технологии производства сплавов системы Mg–Al–Zn–Mn, является получение сплавов с равноосной тонкодисперсной структурой, обеспечивающей высокий уровень свойств отливок и деталей.
Исследованы структура, твердость и триботехнические характеристики электроискрового покрытия на основе высокоазотистой конструкционной стали системы легирования Fe–C–Cr–Mn–Mo–Ni–V. Установлено, что предельная толщина покрытия на основе стали составляет 34,5 мкм. При этом в процессе нанесения снижается концентрация азота в самом покрытии. Наилучшей износостойкостью обладают образцы с однослойным покрытием толщиной 18 мкм. Нанесение покрытия способствует увеличению износостойкости стали 30ХГСН2А более чем в 3 раза.
Издательство
- Издательство
- ВИАМ
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- ул. Героев Панфиловцев, 20, корп. 1, стр. 4, Россия
- Юр. адрес
- 105005, г Москва, Басманный р-н, ул Радио, д 17
- ФИО
- Яковлев Сергей Викторович (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- admin@viam.ru
- Контактный телефон
- +7 (749) 9261867