×
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 21-30 of 40 items.
17.02.2018
№218.016.2c07

Стенд для испытания конструкции летательного аппарата на механическую прочность под действием изгибающего момента

Изобретение относится к конструкции стенда, который обеспечивает возможность проведения испытаний на механическую прочность конструкции летательного аппарата. Устройство содержит оснастку для фиксации испытываемой конструкции и систему нагружения. Система нагружения размещена под зоной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643234
Дата охранного документа: 31.01.2018
10.05.2018
№218.016.4eeb

Способ ремонта кессона крыла с сетчатыми композиционными нервюрами, композиционной обшивкой и металлическими лонжеронами

Изобретение относится к авиационной и космической технике и касается способа ремонта обшивки и сетчатой нервюры кессона крыла с сетчатыми композиционными нервюрами, композиционной обшивкой и металлическими лонжеронами. При ремонте обшивки и/или сетчатой нервюры кессона крыла летательного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652765
Дата охранного документа: 28.04.2018
14.06.2018
№218.016.61af

Устройство для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента

Изобретение относится к области аэромеханических измерений и может быть использовано для измерения компонентов векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели воздушных винтов самолетов, несущих винтов вертолетов и гребных винтов судов, испытываемых в аэродинамических трубах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657340
Дата охранного документа: 13.06.2018
19.07.2018
№218.016.72da

Ферменная нервюра крыла с композиционными стойками

Изобретение относится к области авиации. Ферменная нервюра крыла летательного аппарата содержит верхний металлический пояс нервюры, нижний металлический пояс нервюры и стойки нервюры, соединённые с верхним и нижним металлическими поясами нервюры. Стойки нервюры выполнены полыми из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661661
Дата охранного документа: 18.07.2018
12.09.2018
№218.016.862b

Универсальная специализированная технологическая оснастка для лазерной размерной обработки тонкостенных деталей сложной пространственной конфигурации

Изобретение относится к устройствам для закрепления тонкостенных деталей сложной пространственной конфигурации при размерной обработке. Оснастка содержит основание с подвижными опорами, выполненными с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси. Каждая подвижная опора содержит подвижный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666651
Дата охранного документа: 11.09.2018
22.09.2018
№218.016.894d

Способ определения коэффициентов интенсивности напряжений для трещин

Изобретение относится к области экспериментальной механики и предназначено для определения коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) для трещин, возникающих при эксплуатации элементов авиационных конструкций. Сущность: осуществляют установку исследуемого образца, нагруженного внешними...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667316
Дата охранного документа: 18.09.2018
15.12.2018
№218.016.a7b1

Вентилятор турбовентиляторного авиационного двигателя

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может использоваться при создании вентилятора турбовентиляторного двигателя. Предлагается вентилятор турбовентиляторного авиационного двигателя, включающий корпус, рабочее колесо и спрямляющий аппарат, спрямляющий аппарат снабжен аппаратом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675031
Дата охранного документа: 14.12.2018
31.01.2019
№219.016.b579

Способ изготовления фиброармированных пеноблоков и плит, линия для изготовления фиброармированных пеноблоков и плит

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов, а именно к способу изготовления фиброармированных пеноблоков и плит для вентилируемых фасадов различной цветовой гаммы, а также пеноблоков, облицованных с одной или нескольких сторон плитами, используемых при изготовлении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678458
Дата охранного документа: 29.01.2019
11.03.2019
№219.016.d5eb

Способ управления рулём высоты самолёта

Изобретение относится к способу управления рулем высоты самолета. Для управления рулем высоты измеряют угол тангажа, угол крена, вектор перегрузки, вектор угловой скорости, комплекс скоростных параметров, углы отклонения управляющих поверхностей самолета, вычисляют корректирующие сигналы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681509
Дата охранного документа: 06.03.2019
29.03.2019
№219.016.f153

Вибропоглощающий слоистый материал

Изобретение относится к вибропоглощающему слоистому материалу для использования в качестве покрытий различных тонкостенных конструкций, работающих в широком диапазоне температур, в авиационной и аэрокосмической отраслях промышленности. Материал содержит синтетический волокнистый нетканый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393095
Дата охранного документа: 27.06.2010
Showing 21-25 of 25 items.
19.04.2019
№219.017.2dce

Способ получения алюминидного покрытия на поверхности изделия из жаропрочного сплава

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении для защиты лопаток турбин от высокотемпературного окисления и сульфидной коррозии. Размещают изделие и сплав на основе алюминия в зоне обработки. Создают вакуум в зоне обработки, подают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348739
Дата охранного документа: 10.03.2009
19.04.2019
№219.017.2de0

Способ защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения алюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении для защиты от высокотемпературного окисления внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002349678
Дата охранного документа: 20.03.2009
19.04.2019
№219.017.2de1

Состав для получения покрытия

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может использоваться в авиационном и энергетическом турбостроении для защиты деталей из сталей, никелевых и титановых сплавов от солевой и фреттинг-коррозии и контактного износа. Состав для получения покрытия на деталях,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002349681
Дата охранного документа: 20.03.2009
09.06.2019
№219.017.7a23

Установка для нанесения защитных покрытий

Изобретение относится к установке для нанесения защитных покрытий и может найти применение для получения защитных покрытий на изделиях авиационной техники. Для повышения качества покрытий за счет устранения их остаточной пористости и расширения технологических возможностей установки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318078
Дата охранного документа: 27.02.2008
13.06.2019
№219.017.811d

Способ нанесения защитных покрытий и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области нанесения защитных покрытий. Может применяться для получения керамического слоя теплозащитных покрытий на изделия авиационной техники, преимущественно на рабочих и сопловых лопатках турбин из жаропрочных литейных сплавов. Устройство для нанесения покрытий методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691166
Дата охранного документа: 11.06.2019
+ добавить свой РИД