ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплозащитные барьерные покрытия из "Суперсплавы II Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок Кн2 " Теплозащитные барьрные покрытия, или ТЗБП, представляют собой многослойную систему, которая состоит из изолирующего керамического внешнего покрытия (верхний слой) и металлического внутреннего покрытия (связующий слой) между Керамикой и подложкой. В большинстве случаев верхний и связующий слои наносятся плазменным напылением применяются также методы распыления и физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком. Как правило, толщина верхнего керамического слоя составляет 0,127-0,381 мм, а металлический связующий слой имеет толщину 0,076-0,127 мм. Микроструктура типичной системы показана на рис. 13.11. [c.117] В связи с этим большое количество работ, выполненных за последнее время, было посвящено разработке таких технологий нанесения покрытий, которые позволяли бы получать менее чувствительную к деформации структуру керамического слоя и более стабильный, имеющий хорошие механические свойства слой металлического связующего покрытия, обладающего повышенной стойкостью в агрессивной окружающей среде. Это может быть достигнуто более жестким контролем за фазовой структурой свеженанесенного покрытия или же намеренным введением дефектов в покрытие во время его нанесения. Как было показано, фазовый состав свеженанесенного покрытия, от которого зависит работоспособность верхнего слоя, весьма чувствителен к составу и структуре исходного порошка [35], а также к изменениям параметров процесса плазменного напыления (температура подложки, расстояние от пушки до рабочего тела и т.п.). Введение дефектов в керамический слой осуществляется при строгом контроле за этими параметрами, что необходимо для получения требуемой пористости и/или желательного развития микротрещин в осаждаемом слое [36]. Определенную пользу в получении необходимой дефектной структуры приносят также некоторые технологические операции, проводимые уже после осаждения покрытия, в том числе отжиг и закалка [37]. [c.119] Методы распыления [38] и физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком [5] применяются для создания сегментных структур, характеризующихся наличием множества мелких трещин, перпендикулярных поверхности подложки. Сетка таких трещин разбивает керамический слой на отдельные небольшие сегменты, что должно улучшать его деформационную стойкость повышенная стойкость таких структур в условиях циклического нагружения подтверждается результатами испытаний. [c.119] Перспективы использования ТЗБП на лопатках газовых турбин зависят от того, насколько успешным будут предпринимаемые в настоящее время усилия по улучшению характеристик и повышению надежности покрытий. При предельных эксплуатационных режимах температура поверхности лопастей турбинных лопаток (т.е. поверхности внешнего керамического слоя) будет превышать максимально допустимую рабочую температуру металла подложки, лежащей под покрытием, что делает постоянное наличие сплошного верхнего керамического слоя покрытия критически важным фактором. Таким образом, следует внимательно отнестись к необходимости проведения реалистичных циклических испытаний и особое значение при этом приобретают натурные испытания в двигателях. Пока что получено мало информации о результатах натурных испытаний лопастей с ТЗБП. Именно это и будет представлять наибольший интерес в ближайшие десять лет. [c.120] Разработка новых покрытий для суперсплавов будет активно продолжаться н в будущем. Вероятно, более интенсивно будут вестись работы по созданию надежных ТЗБП для лопастей турбинных лопаток. В связи с постоянным повышением рабочих температур турбин будут требоваться все более стойкие к окислению покрытия со все более высокой термоусталостной прочностью, а появление больших стационарных турбин, потребляющих извлекаемое из угля топливо, может потребовать создания вообще новых типов покрытий. Будут развиваться новые технологические процессы, такие как лазерное оплавление и плакирование или ионная металлизация распылением, но в то же время методы физического осаждения из паровой фазы с испарением электронным пучком, плазменного напыления при низком давлении и нанесения алюминидов диффузионным осаждением из засыпок, вероятнее всего, останутся основными промышленными процессами нанесения покрытий. [c.121] И в будущем большое внимание будет уделяться оптимизации системы покрытие/подложка с целью достижения максимального защитного эффекта при минимальном влиянии на механические свойства подложки. Это будет стимулировать применение в качестве подложки материалов новых классов, таких как упрочненные волокнами суперсплавы, сплавы, упрочненные дисперсными оксидами, и т.д., что, в свою очередь, потребует, чтобы взаимодействие подложки с покрытием не влияло на стабильность упрочняющих фаз. И, наконец, такое же, если не большее, внимание должно уделяться проблеме испытания всех вновь разработанных покрытий. Особенно это относится к случаю относительно хрупких покрытий, таких как ТЗБП, когда термомеханические циклические испытания, применяемые для оценки циклической стойкости покрытий, должны быть как можно более близкими к реальности и, в то же время не быть чересчур жесткими, что может свести на нет все возможные преимуш ества таких испытаний. Как всегда, окончательное заключение о пригодности той или иной системы покрытия будет получено лишь после натурных испытаний в реальных условиях эксплуатации двигателя в рабочем режиме. [c.121] Вернуться к основной статье