Деградация структуры термобарьерного покрытия, нанесенного методом плазменного напыления, на лопатке во время эксплуатации

Х. Савалета Тиснадо, О.С. Бондарева, В.Ю. Христосова показать трудоустройства и электронную почту
Принята  16 апреля 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Х. Савалета Тиснадо , О.С. Бондарева, В.Ю. Христосова. Деградация структуры термобарьерного покрытия, нанесенного методом плазменного напыления, на лопатке во время эксплуатации. Письма о материалах. 2019. Т.9. №2. С.228-233
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-2-228-233

Аннотация

The closed topologically packaged phases, which appear after the long-term operation.Термобарьерные покрытия широко используются для защиты лопаток газотурбинных двигателей от воздействия высокотемпературного потока. В данной работе мы рассмотрели покрытия, нанесенные методом плазменного напыления и состоящие из термостойкого подслоя NiCoCrAlY и верхнего керамического слоя ZrO2 + 8 %Y2O3. Целью работы было изучение микроструктуры термобарьерного покрытия в исходном состоянии и после длительной эксплуатации в течение 8000 часов с целью прогнозирования возможности дальнейшей эксплуатации. Показано, что покрытие не разрушается, отсутствуют сколы и отслоения. Однако верхний керамический слой спекается под воздействием высокотемпературного газового потока, его пористость уменьшается, и поэтому теплозащитные свойства снижаются. На границе термостойкого слоя и никелевой основы образуется диффузионная зона. Она характеризуется значительной химической неоднородностью и выделением топологически плотноупакованных фаз (ТПУ-фаз). Эти фазы представляют собой пластинчатые карбиды вольфрама и хрома. Они могут быть концентраторами напряжений и снижать усталостную прочность. Кроме того, γ-твердый раствор обеднен тугоплавкими легирующими элементами, что приводит к разупрочнению сплава. Полученные данные показывают значительную деградацию структуры термобарьерного покрытия и подповерхностной области лопатки. Таким образом, лопатка с истекшим сроком эксплуатации рекомендуется только на наземных сооружениях.

Ссылки (25)

1. F. I. Demin, N. D. Pronichev, I. L. Shitarev. Tekhnologiya izgotovleniya osnovnykh detaley gazoturbinnykh dvigateley. Samara, SSAU Publishers (2010) 328 p. (in Russian). [Ф. И. Демин, Н. Д. Проничев, И. Л. Шитарев. Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей. Самара, Изд-во СГАУ (2010) 328 c.].
2. A. P. Surzhikov, T. S. Frangulyan, S. A. Gungasov, I. P. Vasiliev. Glass and ceramics. 71 (9-10), 373 (2015). Crossref
3. S. V. Konovalov, V. E. Kormyshev, V. E. Gromov, Y. F. Ivanov, E. V. Kapralov, A. P. Semin. Journal of Surface Investigation. 10 (5), 1119 (2016). Crossref
4. I. V. Stepanova, S. V. Panin, V. G. Durakov, M. A. Korchagin. Russian journal of non-ferrous metals. 54 (1), 112 (2013). Crossref
5. Yu. S. Eliseev, V. V. Krymov, S. A. Kolesnikov, Yu. N. Vasilyev. Nemetalicheskiye kompozitsionnyye materialy v elementakh konstruktsiy i proizvodstve aviatsionnykh gazoturbinnykh dvigateley. Moscow, MGTU-Salyut (2007) 365 p. (in Russian). [Ю. С. Елисеев, В. В. Крымов, С. А. Колесников, Ю. Н. Васильев. Неметалические композиционные материалы в элементах конструкций и производстве авиационных газотурбинных двигателей. Москва, МГТУ-Салют (2007) 365 с.].
6. X. Huibin, G. Hongbo. Thermal Barrier Coatings. Cambridge, Woodhead Publishing Limited (2011) 360p.
7. S. Bose. High Temperature Coatings. Elsevier Inc (2007) 312 p. Crossref
8. V. I. Bogdanovich, S. B. Maryin, I. A. Dokukina, M. G. Giorbelidze. Tsvetnye Metally. 5, 56 (2016). (in Russian) [В. И. Богданович, С. Б. Марьин, И. А. Докукина, М. Г. Гиорбелидзе. Цветные металлы. 5, 56 (2016).]. Crossref
9. V. I. Bogdanovich, M. G. Giorbelidze. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 177, 1 (2017). Crossref
10. V. I. Bogdanovich, M. G. Giorbelidze. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 327, 1 (2018). Crossref
11. V. I. Bogdanovich, M. G. Giorbelidze. Key Engineering Materials. 685, 685 (2016). Crossref
12. V. I. Bogdanovich, M. G. Giorbelidze. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 156, 1 (2016). Crossref
13. V. I. Bogdanovich, M. G. Giorbelidze. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 286, 1 (2018). Crossref
14. G.-H. Meng, B.-Y. Zhang, H. Liu, G.-J. Yang, T. Xu, C.-X. Li, C.-J. Li. Surface and Coatings Technology. 347, 54 (2018). Crossref
15. D. B. Zaytsev, I. A. Treninkov, А. А. Alexeyev. Aviation materials and technologies. 1 (34), 49 (2015). (in Russian) [Д. В. Зайцев, И. А. Тренинков, А. А. Алексеев. Авиационные материалы и технологии. 1 (34), 49 (2015).]. Crossref
16. G. V. Bobrov, A. A. Ilin, V. S. Spektor. Theory and technology of inorganic coatings formation. Мoscow, Alfa-М (2014) 925 p. (in Russian). [Г. В. Бобров, А. А. Ильин, В. С. Спектор. Теория и технология формирования неорганических покрытий. Москва, Альфа-М (2014) 925 с.].
17. J. J. Skrzypek, A. W. Ganczarski, F. Rustichelli, H. Egner. Advanced Materials and Structures for Extreme Operating Conditions. Berlin, Springer (2008) 258 p.
18. C. Guo, W. Wang, Y. Cheng, S. Zhu and F. Wang. Corrosion Science. 94, 122 (2015). Crossref
19. X. S. M. Jiang, Z. B. Peng, S. C. Bao, Q. M. Liu, J. Wang, C. S. Gong. Corrosion Science. 50, 3213 (2008). Crossref
20. F. Forghan, O. Askari, U. Narusawa, H. Metghalchi. Journal of energy resources technology. 139 (4), 042004 (2007). Crossref
21. B. P. Kuznetsov, V. P. Lesnikov, I. P. Konakova, N. A. Popov. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka metallov. 9 (711), 40 (2014). (in Russian) [В. П. Кузнецов, В. П. Лесников, И. П. Конакова, Н. А. Попов. Металловедение и термическая обработка металлов. 9 (711), 40 (2014).].
22. F. D. Kiselev. Zavodskaya laboratoriya, Diagnostika materialov. 84 (3), 36 (2018). (in Russian) [Ф. Д Киселев, Заводская лаборатория, Диагностика материалов. 84, (3), 36 (2018).]. Crossref
23. L. Yang, M. Chen, J. Wang, S. Zhu, F. Wang. Corrosion Science. 102, 72 (2016). Crossref
24. C. Roger. The superalloy fundamentals and applications. New York, Cambridge University Press (2006) 372p.
25. E. N. Kablov, S. A. Muvoyadzhyan. Metally. 1, 5 (2012). (in Russian) [Е. Н. Каблов, С. А. Мубояджян. Металлы. 1, 5 (2012).].