×
09.06.2019
219.017.7dba

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОВЫХ ТУРБИН ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты деталей от высокотемпературного окисления, в том числе рабочих и сопловых лопаток газовых турбин из никелевых сплавов. Предложен способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов. Способ включает последовательное осаждение в вакууме на внешнюю поверхность детали первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего, мас.%: хром 6-12,0, алюминий 6-12,0, иттрий 0,1-0,5, тантал 1,5-8,0, рений 0,3-2,5, гафний 0,2-1,5, никель - остальное. Далее проводят осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг. Технический результат - повышение жаростойкости покрытия при рабочих температурах деталей газовых турбин из никелевых сплавов до 1200°С. 4 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты деталей от высокотемпературного окисления, в том числе сопловых блоков, створок сопла ГТД с регулируемым вектором тяги, рабочих и сопловых лопаток газовых турбин из никелевых сплавов.

Известен способ осаждения диффузионного алюминидного покрытия, на подложку из никелевого или кобальтового жаропрочного сплава, включающий нанесение диффузионного алюминидного покрытия, содержащего: Al, Si и Hf на подложку для формирования начального слоя алюминидного покрытия, далее нанесение слоя платины, формирование внутреннего слоя алюминидного покрытия и внешнего слоя гамма матрицы Ni, Pt, Si с содержанием компонентов от 0,01 до 8%, вторичные выделения, включающие силициды гафния и кремния (патент США №6291014).

Недостатками способа являются высокая трудоемкость процесса, использование дорогостоящего драгоценного металла - платины, неудовлетворительная жаростойкость покрытия при температурах выше 1100°С.

Известен также способ защиты лопаток газовых турбин, включающий последовательное осаждение в вакууме на внешнюю поверхность пера лопатки первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего алюминий и карбидообразующие элементы, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг, отличающийся тем, что перед осаждением первого слоя конденсированного покрытия на внешней поверхности пера лопатки формируют керметный слой из никелевого сплава, содержащего алюминий и карбидообразующие элементы путем введения в вакуум углеродсодержащего газа при давлении (0,1-5)·10-1 Па (патент РФ №2280096).

Недостатком способа является недостаточно высокие жаростойкие свойства покрытия при рабочих температурах до 1200°С.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ защиты лопаток газовых турбин, включающий осаждение в вакууме на внешнюю поверхность пера лопатки первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего хром, алюминий, тантал, иттрий, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг, в котором осаждение первого слоя покрытия производят из никелевого сплава, дополнительно легированного вольфрамом и рением при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром 12-20
Алюминий 6-12
Иттрий 0,1-0,5
Тантал 1,5-8
Вольфрам 0,3-4
Рений 0,3-2,5
Никель остальное

(патент РФ №2190691).

Недостатком известного способа является недостаточно высокие жаростойкие свойства покрытия при рабочих температурах лопатки из никелевого сплава до 1200°С.

Технической задачей изобретения является повышение жаростойкости покрытия при рабочих температурах деталей газовых турбин из никелевого сплава до 1200°С.

Техническая задача достигается тем, что предложен способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов, включающий последовательное осаждение в вакууме на внешнюю поверхность детали первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего хром, алюминий, иттрий, тантал, рений, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и вакуумный отжиг, отличающийся тем, что осаждение первого слоя покрытия производят из никелевого сплава, дополнительно легированного гафнием при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром 6,0-11,5
Алюминий 6,0-12,0
Иттрий 0,1-0,5
Тантал 1,5-8,0
Рений 0,3-2,5
Гафний 0,2-1,5
Никель остальное

Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов с осаждением первого слоя покрытия из сплава на основе никеля, дополнительно легированного гафнием, позволяет поднять жаростойкость покрытия за счет формирования на границе защищаемый сплав - покрытие карбидов на основе гафния, которые являются более термически стабильными при температурах выше 1100°С, чем карбиды хрома и вольфрама. Карбиды на основе гафния создают барьер, препятствующий диффузии алюминия из сплава покрытия в защищаемый сплав, а также встречной диффузии легирующих элементов защищаемого сплава в покрытие, снижающих жаростойкость при температуре выше 1100°С (титан молибден, кобальт). Кроме того, гафний оказывает положительное влияние на жаростойкость покрытия путем создания на поверхности покрытия окислов, повышающих адгезию защитной пленки оксида алюминия.

Примеры осуществления

Пример 1. Ионно-плазменным методом на внешнюю поверхность соплового блока из никелевого интерметаллидного сплава ВКНА-1В в соответствии с предлагаемым способом нанесли первый слой конденсированного покрытия из никелевых сплавов 1, 2 и 3 системы NiCrAlTaHfReY, состав которых представлен в таблице №1. Затем произвели осаждение второго слоя из алюминия и термообработали в вакууме по режиму 1000-1050°С в течение 3-4 часов детали с покрытиями. Толщина слоя из никелевых сплавов составляла 60-100 мкм, удельный привес алюминия на единицу поверхности 50-60 г/м2.

Жаростойкость покрытия определяли по удельному изменению массы, результаты испытаний приведены в табл. №2

Пример 2. Ионно-плазменным методом на внешнюю поверхность створки сопла для ГТД с регулируемым вектором тяги из никелевого интерметаллидного сплава ВКНА-25 в соответствии с предлагаемым способом нанесли первый слой конденсированного покрытия из никелевых сплавов 1, 2 и 3 системы NiCrAlTaHfReY, состав которых представлен в таблице 2. Затем произвели осаждение второго слоя из алюминия и термообработали в вакууме по режиму 1000-1050°С в течение 3-4 часов детали с покрытиями. Толщина слоя из никелевых сплавов составляла 60-100 мкм, удельный привес алюминия на единицу поверхности 50-60 г/м2.

Жаростойкость покрытия определяли по удельному изменению массы, результаты испытаний приведены в табл. №3

Пример 3. Ионно-плазменным методом на внешнюю поверхность лопатки газовых турбин из никелевого сплава ВЖМ-4 в соответствии с предлагаемым способом нанесли первый слой конденсированного покрытия из никелевых сплавов 1, 2 и 3 системы NiCrAlTaHfReY, состав которых представлен в таблице 3. Затем произвели осаждение второго слоя из алюминия и термообработали в вакууме по режиму 1000-1050°С в течение 3-4 часов детали с покрытиями. Толщина слоя из никелевых сплавов составляла 60-100 мкм, удельный привес алюминия на единицу поверхности 50-60 г/м2.

Жаростойкость покрытия определяли по удельному изменению массы, результаты испытаний приведены в табл. №4

На всех деталях из никелевых сплавов ВКНА-1В, ВКНА-25 и ВЖМ-4 покрытие, полученное с использованием сплава 1, на базе испытаний 400 часов обеспечило наименьшие значения потери массы деталей (таблицы 2, 3, 4) за счет положительного влияния гафния, снижения содержания хрома и исключения вольфрама. Жаростойкость покрытия повысилась более чем в 2 раза.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить жаростойкость покрытия и, следовательно, ресурс и надежность деталей газовых турбин.

Таблица №1
Сплав Содержание компонентов первого слоя конденсированного покрытия
Ni Cr Al Y Та W Re Hf
Сплав 1 Осн. 8,0 9,0 0,3 4,8 - 1,4 0,9
Сплав 2 Осн. 6,0 6,0 0,1 1,5 - 0,3 0,2
Сплав 3 Осн. 12,0 12,0 0,5 8,0 - 2,5 1,5
Сплав 4 (прототип) Осн. 16,0 9,0 0,3 4,8 2,1 1,4

Таблица №2
Покрытие Кол-во образцов Время испытания, ч
50 100 150 200 250 300 350 400
Удельное изменение массы, г/м2
Без покр. 3 -92 -146 -274 -385
Сплав 1 3 -12,42 -26,36 -37,41 -40,87 -49,53 -52,18 -57,76 -62,31
Сплав 2 3 -11,78 25,94 41,22 45,8 -54,33 -58,84 -64,67 -68,45
Сплав 3 3 -3,72 28,16 49,12 54,45 -59,45 -69,78 -72,22 -74,01
Сплав 4
(прототип)
3 -28,2 -40,91 -65,87 -75,43 -99,11 -110 -142 -184

Таблица №3
Покрытие Кол-во образцов Время испытания, ч
50 100 150 200 250 300 350 400
Удельное изменение массы, г/м2
Без покр. 3 -82 -137 -272 -335
Сплав 1 3 -12,52 -26,46 -37,82 -40,37 -49,19 -52,45 -57,46 -62,19
Сплав 2 3 -11,56 25,45 41,85 45,25 -54,15 -58,17 -64,28 -68,93
Сплав 3 3 -3,79 28,46 49,13 54,78 -59,12 -69,45 -72,32 -74,81
Сплав 4
(прототип)
3 -28,97 -40,46 -65,82 -75,29 -99,27 -112 -145 -185

Таблица №4
Покрытие Кол-во образцов Время испытания, ч
50 100 150 200 250 300 350 400
Удельное изменение массы, г/м2
Без покр. 3 -127 -198 -372 -592
Сплав 1 3 -14,52 -28,61 -39,85 -42,87 -51,42 -55,17 -61,78 -67,38
Сплав 2 3 -12,78 31,18 49,44 54,96 -65,19 -70,60 -77,60 -82,14
Сплав 3 3 -4,46 33,72 58,94 65,34 -71,34 -83,76 -86,64 -89,25
Сплав 4
(прототип)
3 -33,84 -49,02 -79,04 -90,51 -118 -132 -170 -220,

Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов, включающий осаждение в вакууме на внешнюю поверхность деталей первого слоя конденсированного покрытия из никелевого сплава, содержащего хром, алюминий, иттрий, тантал, рений, последующее осаждение второго слоя из алюминиевого сплава и вакуумный отжиг, отличающийся тем, что осаждение первого слоя покрытия производят из никелевого сплава, дополнительно легированного гафнием, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 40 items.
27.03.2014
№216.012.ae95

Полимерное связующее и препрег на его основе

Изобретение относится к области высокомолекулярной химии, а именно к получению связующих для полимерных композиционных материалов (ПКМ), применяемых для изготовления конструкций на основе волокнистых углеродных наполнителей с рабочей температурой 200-400°C, и могут быть использованы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510408
Дата охранного документа: 27.03.2014
27.03.2014
№216.012.aea6

Волокнистый композиционный материал

Изобретение относится к области металлургии, в частности к волокнистым композиционным материалам, армированным непрерывными волокнами оксида алюминия, и может быть использовано в качестве конструкционного материала в авиационной технике. Волокнистый композиционный материал представляет собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510425
Дата охранного документа: 27.03.2014
20.11.2015
№216.013.92ef

Способ управления реактивным приводом несущего винта вертолета и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям винтокрылых летательных аппаратов. Способ управления реактивным приводом несущего винта вертолета заключается в получении сжатого газа с помощью силовой установки и компрессора, транспортировке его к щелевым соплам,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569233
Дата охранного документа: 20.11.2015
10.02.2016
№216.014.c4a3

Стенд для определения аэродинамических характеристик модели в присутствии неподвижного экрана

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к установкам для определения аэродинамических характеристик модели в аэродинамической трубе в присутствии неподвижного экрана. Стенд содержит аэродинамическую трубу с установленными на поворотной платформе аэродинамическими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574326
Дата охранного документа: 10.02.2016
12.01.2017
№217.015.5b11

Велосипедное шасси летательного аппарата

Изобретение относится к авиации и касается велосипедного шасси летательного аппарата (ЛА). Велосипедное шасси ЛА содержит переднюю и заднюю опоры, включающие стойки, пневматики, узлы крепления стоек шасси и другие составные части опор. При этом стойки хотя бы одной из опор удалены в стороны от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589808
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.85e2

Самолет с шасси на воздушной подушке

Изобретение относится к авиации и касается самолетов с шасси на воздушной подушке (СШВП). СШВП содержит фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, силовую установку, содержащую двигатель, соединенный с воздушным винтом, шасси на воздушной подушке (ВП), оснащенное вентилятором,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603808
Дата охранного документа: 27.11.2016
25.08.2017
№217.015.a9cd

Способ определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности осадков в реальном времени в авиационных системах улучшенного видения. Сущность: получают видеоизображение посредством телевизионной камеры видимого диапазона спектра. Производят цифровую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611696
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.b5f2

Аппарат на воздушной подушке с наземным движителем

Изобретение относится к транспорту и касается аппаратов на воздушной подушке с наземным движителем (АВП). АВП содержит корпус, гибкое ограждение воздушной подушки, снабженное воздуховодом, силовую установку, содержащую двигатель, соединенный посредством трансмиссии с воздушным движителем и с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614459
Дата охранного документа: 28.03.2017
29.12.2017
№217.015.f440

Линейный асинхронный электропривод

Изобретение относится к электротехнике, к быстродействующим электроприводам. Технический результат состоит в обеспечении возможности уменьшения массы электропривода для разгона до заданной скорости на ограниченной длине за счет безынерционного увеличения тягового усилия от нуля до максимальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637114
Дата охранного документа: 30.11.2017
17.02.2018
№218.016.2ae5

Способ измерения скорости движения подводного объекта

Изобретение относится к измерительной технике, в частности может быть использовано при аттестации бассейнов переменных давлений в качестве испытательного оборудования, опытной отработке в них пусковых устройств необитаемых малогабаритных подводных аппаратов, проведения гидродинамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642945
Дата охранного документа: 29.01.2018
Showing 11-20 of 25 items.
13.01.2017
№217.015.8740

Способ получения антифреттингового покрытия

Изобретение относится к технологиям нанесения ионно-плазменных и катафорезных покрытий, в частности к способу обработки поверхности металлического изделия, и может быть использовано для защиты от фреттинга осей поворотных лопаток направляющего аппарата из титанового сплава и болтовых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603414
Дата охранного документа: 27.11.2016
25.08.2017
№217.015.9ac0

Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты деталей от высокотемпературного окисления. Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов включает осаждение в вакууме на внешнюю поверхность деталей первого слоя покрытия из сплава на основе никеля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610188
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.b219

Материал керамического слоя теплозащитного покрытия

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплозащитным покрытиям лопаток энергетических и транспортных турбин, и может быть использовано в других областях техники для защиты теплонагруженных конструкций. Покрытие содержит оксид циркония, оксид иттрия и оксид алюминия при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613005
Дата охранного документа: 14.03.2017
26.08.2017
№217.015.e4b7

Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области нанесения ионно-плазменных покрытий, а именно к устройству и способу нанесения защитных покрытий. Устройство содержит по меньшей мере одну пару расположенных напротив друг друга вакуумно-дуговых испарителей с общим электроизолированным анодом для каждой пары и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625698
Дата охранного документа: 18.07.2017
19.12.2018
№218.016.a881

Способ получения полуфабриката из сплава на основе циркония (варианты)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения полуфабриката из сплава на основе циркония, и может быть использовано для производства мишеней для реакционного магнетронного распыления в окислительной среде с плазмохимическим осаждением керамических слоев на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675178
Дата охранного документа: 17.12.2018
20.03.2019
№219.016.e6c5

Способ обработки поверхности металлического изделия

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для обработки поверхности деталей машин, в особенности для лопаток компрессора. Способ включает предварительную подготовку поверхности изделия, размещение в зоне обработки изделия и токопроводящего материала, в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002308537
Дата охранного документа: 20.10.2007
29.03.2019
№219.016.f128

Покрытие для изделий из жаропрочных никелевых сплавов и способ его нанесения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергетическом и авиационном турбостроении для защиты от коррозии и высокотемпературного окисления лопаток газовых турбин из жаропрочных никелевых сплавов. Покрытие для изделий из жаропрочных никелевых сплавов содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002398912
Дата охранного документа: 10.09.2010
19.04.2019
№219.017.2dba

Способ получения литого трубного катода из сплавов на основе алюминия для ионно-плазменного нанесения покрытий

Изобретение относится к области металлургической промышленности. Способ включает плавление сплава из шихты и его заливку расплава в предварительно нагретую литейную форму в вакууме, осуществляемые в вакуумно-индукционной печи. Шихта содержит алюминий и один или несколько элементов, выбранных из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002340426
Дата охранного документа: 10.12.2008
19.04.2019
№219.017.2dc0

Способ защиты стальных деталей машин от солевой коррозии

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении, преимущественно для защиты деталей компрессора газотурбинного двигателя от солевой коррозии. Способ включает последовательное нанесение на поверхность детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002344198
Дата охранного документа: 20.01.2009
19.04.2019
№219.017.2dc6

Способ получения литых трубных изделий из сплавов на основе никеля и/или кобальта

Изобретение относится к области металлургической промышленности. Способ включает плавление шихтовых материалов и заливку расплава в предварительно нагретую литейную форму, осуществляемые в двухкамерной вакуумно-индукционной печи. Заливку литейной формы расплавом осуществляют со скоростью 20-50...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002344019
Дата охранного документа: 20.01.2009
+ добавить свой РИД