автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Повышение долговечности лопаток турбин газотурбинных двигателей нанесением модифицированных комбинированных покрытий системы Ni-Al-Cr

На правах рукописи УДК 621 794

ТЕРЕХИН Андрей Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЛОПАТОК ТУРБИН ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НАНЕСЕНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ 1Ч|-А1-Сг

Специальность 05 02 01 - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -

003169074

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете им НЭ Баумана

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Арзамасов Борис Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Логунов Александр Вячеславович,

кандидат технических наук, Рябченко Евгений Васильевич

Ведущее предприятие ОАО ММП им. В В Чернышова

Защита состоится «(% » UWHáS 2008 г в_часов на заседании

диссертационного совета Д212.141 04 Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана по адресу 105005, г Москва, 2-я Бауманская ул , д 5

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Телефон для справок (495) 267 - 09 - 63 Автореферат разослан "¿9" ft/Ш/Д 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н, доцент

В И. Семенов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Проблемы обеспечения надежности и долговечности, ресурса газовых турбин являются наиболее сложными среди многочисленных проблем, возникающих на пути развития современных авиационных газотурбинных двигателей Важнейшим элементом газовой турбины являются лопатки ротора, материал и конструкция которых в значительной мере определяют ресурс и допустимую температуру газа перед турбиной и, тем самым, непосредственно влияют на удельную тягу, экономичность и другие характеристики двигателей Для решения проблем надежности и ресурса газовых турбин все более широко применяют новые жаропрочные сплавы с направленной столбчатой и монокристаллической структурой, не до конца исчерпаны возможности модернизации сплавов с равноосной структурой Если применение новых, более жаропрочных сплавов решает проблему увеличения сопротивляемости деформациям и разрушению лопаток при действии высоких температур и напряжений, то для надежной защиты от химического разрушения поверхностей под действием газовой коррозии требуется не менее надежные и долговечные, чем применяемые сплавы, жаростойкие, а в ряде случаев и теплобарьерные, защитные покрытия

Поиски новых высокотемпературных покрытий связаны, прежде всего, с оптимизацией химического состава новых композиций, с разработкой и освоением новых технологических процессов, основанных на использовании принципиально новых физических эффектов, а также с применением новых способов усовершенствования структуры и свойств как известных, так и вновь создаваемых покрытий

В настоящее время повышение сопротивляемости коррозионно-эрозионному разрушению поверхностных слоев деталей, работающих в условиях воздействия скоростного высокотемпературного газового потока, осуществляется в основном двумя методами—диффузионным и конденсационным

Конденсационный метод реализован в способах плазменного, электронно-лучевого, вакуумно-плазменной технологии высоких энергий (ВПТВЭ), катодного, магнетронного осаждения и др Однако, применение конденсационного метода повлекло за собой другие недостатки, которые не свойственны диффузионному методу

1 Невозможность покрытия внутренних полостей деталей

2 Пористость покрытий.

3 Неравномерность толщины покрытий, особенно при нанесении покрытия на детали сложной геометрической формы и крупных габаритов

При диффузионном насыщении металлов и сплавов наиболее широкое распространение получил процесс доставки элементов из газовой фазы

Циркуляционный способ получения диффузионных покрытий из газовой фазы имеет ряд преимуществ Его отличают более высокий технический уро-

вень, простота исполнения, возможность получать многокомпонентные покрытия на наружной и внутренней поверхностях лопатки одновременно, экологическая чистота процесса

В этой связи для защиты лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) представляется актуальным создание комбинированного покрытия, сочетающего в себе преимущества конденсационного и диффузионного методов

Цель работы.

Повышение долговечности лопаток турбин газотурбинных двигателей путем разработки нового комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия и применения баротермической обработки

Для достижения указанной цели были решены следующие научные задачи:

1 Анализ причин недостаточной долговечности лопаток газовых турбин при их эксплуатации на двигателях

2 Анализ способов повышения долговечности лопаток газовых турбин путем применения защитных покрытий

3 Разработка новых конденсационно-диффузионных покрытий системы (№-А1-Сг) путем модифицирования их Та, Щ Б1, У

4 Исследование возможности повышения долговечности лопаток турбин с покрытием путем применения баротермической обработки

5 Исследование химического и фазового состава и структуры покрытия системы (№-Сг-А1-Та^-Н£81-У)

6 Исследование защитных свойств разработанных покрытий

7 Решение проблемы ремонтопригодности газо-циркуляционных покрытий

Методы исследований

В качестве объектов исследования выбраны жаропрочные никелевые сплавы ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ Образцы и лопатки из сплава ЖС6У-ВИ имели равноосную структуру, а из сплава ЖС32-ВИ - монокристаллическую

Состав и структуру покрытий исследовали с использованием световой и электронной микроскопии, а также рентгенографического и микрорентге-носпектрального анализов По существующим методикам определено влияние покрытий на жаропрочность, термо- и жаростойкость жаропрочных сплавов и лопаток ГТД

Научная новизна.

1 Впервые доказана роль баротермической обработки как фактора управления структурой и свойствами алюминидного покрытия

2 В алюминидном покрытии при баротермической обработке наблюдается уменьшение микропористости, поры размером менее 0,8 мкм залечиваются

3 Установлено увеличение ширины линии рентгеновского рассеяния и величины упругих деформаций в фазе ß-NiAl при баротермической обработке в 1,4- 1,5 раза

4 Баротермическая обработка алюминидных покрытий на основе фазы ß-NiAl вызывает пластическую деформацию при температуре выше температуры хрупкости и сопровождается протеканием рекристаллизационных процессов, изменяющих столбчатую форму зерен ß-фазы и уменьшающих их размеры

5 Установлены закономерности изменений состава, структуры и свойства конденсационно-диффузионного покрытия при воздействии температур и внешних нагрузок

Практическая значимость.

1 Разработана опытно-промышленная технология нанесения модифицированного комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия на охлаждаемые лопатки газовых турбин

2 Определены режимы и последовательность операций вакуумно-плазменного напыления сплава системы Ni-Cr-Al-Ta-W, легированного микродобавками Hf, Si и Y (сплав СДП-ТВГ), алитирования газовым циркуляционным способом, термовакуумной и баротермической обработки, и вакуум-но-плазменного напыления сплава системы Al-Si-Y (сплав ВСДП-11), обеспечивающие формирование на внешней и внутренней поверхностях лопаток покрытий, заданных толщины, химического состава, структуры и свойств Структурные изменения в алюминидных покрытиях при баротермической обработке улучшают трещиностойкость и термостойкость лопаток газовых турбин

3 Разработана опытно-промышленная технология защиты замков лопаток газовых турбин от насыщения при газовом алитировании и хромоали-тировашш

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной конференции «Новые материалы и специальные сплавы в авиакосмической отрасли» (Королев, 2002 г), на международной конференции «Новые и специальные сплавы в авиационной и аэрокосмической технике» (Королев, 2003 г), на 3-ей международной конференции «Авиация и космонавтика-2004» (Москва, 2004 г ),

Публикации. Результаты исследований изложены в 13 публикациях

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованной литературы из 38 наименований Общий объем работы 128 страниц, в которых содержится 47 рисунков и 45 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность проблемы создания комбинированных конденсационно-диффузионных покрытий, обеспечивающих высокую жаро- и термостойкость лопаток ГТД из никелевых жаропрочных сплавов, сформулированы цель работы, положения, определяющие научную новизну и практическую ценность полученных результатов, перечислены основные положения, выносящиеся на защиту

В первой главе представлен обзор отечественной и зарубежной литературы по проблеме защитных покрытий для лопаток ГТД Проведен анализ существующих способов получения защитных покрытий на лопатках турбин ГТД, а также состава и структуры жаростойких покрытий

Срок службы покрытий на рабочих лопатках первой ступени турбины двигателей 4 и 5 поколений существенно отличается и определяется, прежде всего, допустимой деформируемостью покрытий, временем до образования первых микротрещин, хотя жаростойкость покрытий достаточна для обеспечения эффективной защиты от химического разрушения в газовой среде

Повреждаемость покрытий на лопатках турбин зависит от многих факторов (состава газовой среды, уровня действующих температур и напряжений, характера термомеханических циклов, состава, структуры и толщины покрытия) Покрытия повреждаются обычно локально, в наиболее нагруженных и горячих участках К наиболее опасным повреждениям следует отнести микротрещины, обусловленные низким уровнем пластичности алюминидных покрытий По микротрещинам к поверхности незащищенного металла проникает кислород, оксиды серы и др , вызывающие поражение основного металла

Поскольку оксиды алюминия и хрома обладают высокой сопротивляемостью окислению в газовых средах, то в основе всех покрытий на никелевых жаропрочных сплавах лежит система никель-алюминий-хром, которая выбрана для разработки в качестве базовой в настоящей работе

Вторая глава содержит описание методики экспериментальных исследований Исследования проводили на серии образцов из сплавов ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ

Отработку режимов нанесения покрытия осуществляли на существующем на ФГУП «ММПП «Салют» оборудовании

1 Вакуумные печи «Улвак», «Эльтерма», СЭВ 5 5/11,5-И2

2 Установка для напыления МАП-1

3 Установки для алитирования и хромоалитирования УМДП, ДА-2, УЦЛ-1

Баротермическую обработку выполняли на оборудовании ОАО НПФ «Композит» газостат НШР 10/26 и Н1ЯР 70/150

Для изучения структуры покрытия на различных стадиях обработки применяли световую и электронную микроскопию при увеличении от х 100

до х 10000 Химический состав покрытий изучали методом рентгеноспек-тралыюго микроанализа (РСМА) на приборе JSM 5600, оснащенном энергодисперсионной системой INKA

Рентгенографические исследования проводили на дифрактометре ДРОН-4 в медном Кос - излучении (1=0,15405 нм) с никелевым фильтром, подавляющим ß-излучение, в диапазоне углов 20 от 20° до 130°

Испытания на изотермическую жаростойкость сплавов ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ с покрытиями проводили при 1050 °С на спокойном воздухе в печи СНОЛ-М/11

Для оценки сопротивляемости защитных покрытий растрескиванию, определения деформации и напряжений, при которых в покрытии возникает первая трещина, использовали специально разработанную установку, конструкция которой позволяет нагружать расчетные сечения образца с защитным покрытием чистым изгибом, определять величину нагружающей силы, замерить с помощью стрелочных индикаторов возникающие при этом величины прогибов и определять деформацию начала растрескивания, а также возникающие в защитных покрытиях напряжения

Оценку сопротивляемости покрытий растрескиванию при точечном, ударном нагружении проводили на специальной установке Оценка сопротивляемости покрытий растрескиванию при ударных нагрузках основана на определении работы, затраченной на образование трещины единичной длины при воздействии на поверхность покрытия свободно падающего груза (ин-дентора) Критерием оценки пластичности при динамическом нагружении покрытия является отношение величины работы затраченной на образование трещин к суммарной длине трещин

К„ = А/2Лхр, где Кп - коэффициент пластичности (Дж/мм), А - работа удара (Дж), 11тр - суммарная длина трещин (мм)

Испытания на термостойкость проводили на лопатках ГТД на специальном стенде ИС-205 Режим нагружения лопаток задавался с учетом реальных условий эксплуатации Испытания проводились блоками по 50 циклов с осмотром испытываемой лопатки после каждого блока, до выявления первой трещины > 0,5 мм

Определение поверхностных остаточных напряжений произведено механическим методом по Давиденкову на автоматизированном комплексе МерКулОН «Тензор-2», где применяется унифицированный электролит (10 % водный раствор плавиковой, серной и азотной кислот) для травления сталей и сплавов при автоматическом управлении режимов травления

Оценка сопротивляемости сплавов разрушению при высоких температурах проводилась испытаниями на длительную прочность в соответствии с ГОСТ 10145-81

Испытания механических свойств сплавов при температуре 20°С проводили в соответствии с ГОСТ 1497-84

Испытания партии лопаток с комбинированными покрытиями на усталостную прочность производилось в соответствии с требованиями ОСТ 1 00303 и ОСТ 1 00870

Определение объемных остаточных напряжений в лопатках турбины с комбинированными покрытиями проводили в соответствии с требованиями технической документации на деталь (рабочая лопатка ГТД)

Третья глава посвящена разработке комбинированных модифицированных конденсационно-диффузионных покрытий

Первый слой комбинированного покрытия наносили на лопатки и образцы методом ВПТВЭ на установке МАП-1 В качестве катода использовали слиток сплава СДП-ТВГ состава № - осн, А1 - 7 9 %, Сг - 14 15 %, Та -4 6 %, - 3 4 %, Ш- 1,5 2,0 %, - 0,2 0,4 %, У - 0,6 0,9 % Химический состав сплава оптимизирован по литературным источникам Содержание алюминия в покрытии обеспечивает жаропрочность и жаростойкость сплава для покрытия Введение в состав слитка Сг, Та, позволяет повысить стабильность толщины, структуры и химического состава покрытия за счет создания диффузионного барьера на границе сплав-покрытие, повышает жаропрочность сплава Содержание тантала и вольфрама лимитируется недопустимостью образования в покрытии охрупчивающей ц-фазы Содержание хрома в покрытии обеспечивает улучшение жаростойкости и ограничено с целью исключения возможности образования о-фазы в диффузионной зоне покрытия Топологически плотноупакованные о- и |1-фазы в покрытии снижают характеристики долговечности лопаток турбин Введение Щ Б1, У позволяет улучшить сопротивляемость газовой коррозии за счет повышения адгезии и уменьшения скалывания защитной пленки А1203 при эксплуатации газотурбинных двигателей

Покрытие наносили по режиму 1дуп,=640±10 А, идуш=33±3 В, - в течение 20, 40, 60 мин Средняя скорость роста толщины слоя составляла 15 18 мкм/час Распределение элементов по глубине слоя представлено в табл 1 при времени напыления 60 мин При осаждении в течение 100 мин толщина слоя составляла в среднем 20-25 мкм Структура слоя представляет собой в основном у//-фазы

Таблица 1

Химический состав первого слоя покрытия__

Место анатшза А1 Сг N1 Ре Та Ш У

5 мкм от края 7,6 1,8 2,2 14,4 67,1 0,3 4,9 1,1 0,5

10 мкм от края 11,3 1,7 2,8 14,2 61,5 0,2 5,2 3,0 0,0

15 мкм от края 6,9 0,0 20,4 5,5 66,4 0,2 0,0 0,6 0,0

ТУ на слиток 7 9 0,2 0,4 3 4 14 15 Осн 0,2 0,4 4 6 1,5 2,0 0,6 0,9

После нанесения первого слоя покрытия на установке МАП-1 проводили диффузионное алитирование газовым циркуляционным способом на установках УЦЛ-1 и ДА-2 Покрытие формировали на внешней и внутренней поверхностях охлаждаемых лопаток ГТД Процесс проводили при температуре 950°С и 1000°С Время выдержки на режиме формирования покрытия составляло 1, 2 и 3 ч

Содержание алюминия после алитирования при 1000°С, 3 часа составляло 29 31 % с максимумом на поверхности внешней зоны Структура слоя после алитирования состоит из р->11А1 Структуры, полученные при алитиро-вании по режиму 950°С, 3 часа, аналогичны структурам, полученным при 1000СС и отличаются меньшей скоростью роста толщины слоя

После выполнения операции алитирования отрабатывалась термовакуумная обработка покрытия при температуре 1000°С Время варьировалось от 2 до 16 часов Результаты исследования лопаток после термовакуумной обработки при температуре 1000°С представлены в табл 2 Видно, что при термической обработке толщина покрытия возрастает незначительно по сравнению с исходным состоянием (до термовакуумной обработки) Содержание алюминия в слое наиболее интенсивно снижается за первые 4 6 часов отжига и достигает необходимых значений за 8 12 часов диффузионного отжига

Таким образом, установленный режим нанесения покрытия, включающий нанесение сплава СДП-ТВГ, алитирование внешней и внутренней поверхностей, термовакуумная обработка при 1000°С в течение 8 12 часов обеспечивают формирование заданной толщины, структуры и химического состава покрытия на лопатках

Таблица 2

Результаты металлографического исследования комбинированного покрытия

СДП-ТВГ+ГЦА на сплаве ЖС6У-ВИ

№ Режим отжига Толщина покрытия, мкм Содержание

наружная поверхность внутренняя поверхность А1,% Сг,%

1 без отжига 20-40 7-13 30-33 1,5-2

2 1000 °С, 4 ч 22-42 10-15 22-25 3,5-4

3 1000 °С, 8 ч 23-42 12-18 19-21 4,5-5

4 1000 °С, 12 ч 25-45 12-20 17-18 5-6

5 1000 °С, 16 ч 27-46 15-25 15-19 5,5-7

6 1210°С, 75 мин 51-52 33-35 15-16 7-8

7 1210 °С, 3 ч 55-60 37-40 12-13 7-9

В связи с низкой скоростью «рассасывания» алюминия в условиях термовакуумной обработки при температуре 1000°С, когда необходимый состав покрытия по алюминию достигается выдержкой в печи в течение време-

ни более 8 12 часов, альтернативным для производства процессом следует признать высокотемпературную термовакуумную обработку при температуре закалки сплава

Отработка проводилась на сплаве ЖС6У-ВИ Время выдержки при 12Ю±10°С варьировали от 75 до 180 мин Оптимальный состав покрытия сформирован при термовакуумной обработке в течение 80 ± 5 мин N1-основа, Сг-7 8 %, А1-15 9 % При более продолжительной выдержке существенно снижается содержание алюминия, вплоть до 13 %, которое соответствует фазе У-№3А1, что снижает характеристики жаростойкости Структура покрытия после термовакуумной обработки при 1210°С представляет собой смесь |3 и у - фаз

В четвертой и пятой главах показано влияние баротермической обработки на структуру и свойства сплавов ЖС6У-ВИ, ЖС32-ВИ и защитных покрытий

Баротермическая обработка образцов и лопаток турбины из сплавов ЖС6У-ВИ осуществлялось в интервале температур от 1200 до 1223°С при величине давления от 160 до 170 МПа в течение 2,5-3 часов Микрорентге-носпектральным анализом установлено, что при баротермической обработке незащищенных сплавов поверхностный слой обедняется легирующими элементами на глубину до 45-50 мкм Нанесение защитных покрытий на основе алюминидов никеля обеспечивает надежную защиту поверхностного слоя сплавов от обеднения легирующими элементами при баротермической обработке, однако, в результате интенсивной горячей пластической деформации наблюдается образование дефектов поверхностного слоя покрытия в виде вспучивания и фрагментации, такое покрытие непригодно для дальнейшей работы и может рассматриваться только как технологическое для защиты основного металла лопаток от повреждений при выполнении высокотемпературной баротермической обработки, после чего подлежит удалению и нанесению заново Высокотемпературная баротермическая обработка обеспечивает залечивание микропористости в лопатках турбин из сплавов ЖС6У-ВИ только для пор, не содержащих неметаллических включений и не имеющих выхода на поверхность Установлено, что баротермическая обработка позволяет на 50 % уменьшить отбраковку лопаток турбин, содержащих литейную пористость, подтвержденную штатными методами рентгеновского контроля

Испытаниями механических свойств установлено, что баротермическая обработка обеспечивает увеличение пластичности сплава ЖС6У-ВИ на 10-12 % по сравнению с литым состоянием при одновременном снижении дисперсии относительного удлинения

Экспериментальным путем установлены оптимальные режимы баротермической обработки покрытий на лопатках турбины из сплавов ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ в интервале температур от температуры хрупкости покрытий на основе алюминидов никеля до максимальной эксплутационной температуры 8

начала разупрочнения жаропрочных сплавов. Металлографическим анализом в комбинированных конденсационно-диффузиониых покрытиях путем баро-термической обработки установлено залечивание микропор размером менее 0,8 мкм (рис.1).

а). б). в).

Рис.1. Распределение пор в покрытии: а - напыление сплава СДП-ТВГ; б -напыление сплава СДП-ТВГ с последующим алитированием; в - напыление сплава СДП-ТВГ с последующими алитированием и баротерми-ческой обработкой при давлении 50 МПа

Исследованы характеристики дифракционных профилей отражений (211) образцов после алитирования; алитирования и отжига в вакууме при температуре 1000 °С; алитирования, отжига и баротермической обработки при температуре 1000 °С и давлении 180 МПа; алитирования, отжига, баротермической обработки при давлении 180 МПа с последующим отжигом при 1000 °С. Ширина линии (211), физическое уширение и результаты оценки упругой деформации фазы Р~№А1 в зависимости от баротермической обработки образцов представлены в таблице 3. Наличие упругих деформаций, следовательно, напряжений и дефектов в структуре увеличивает физическое уширение, пики «размываются». При давлении 180 МПа функция физического уширения и величина упругих деформаций возрастают в 1,4 раза. После вакуумного отжига образцов, обработанных под давлением 180МПа, величина упругих деформаций примерно такая же, как и до баротермической обработки.

Металлографическими исследованиями установлено уменьшение среднего размера зерен Р-№А1 в структуре покрытия после баротермической обработки примерно в 1,4-1,5 раза (рис.3). Причем структурные изменения наблюдаются, как в процессе баротермической обработки, поскольку протекают процессы, обусловленные динамической рекристаллизацией, так и при последующем отжиге.

Таблица 3.

Влияние тепловой обработки на физическое уширение, микродеформации и _напряжения в алюминидном покрытии на сплаве ЖС32 _

№ Режимы обработки: Т, °С; X, ч; Р, МПа. Полуширина В линии (211) р-№А1, рад Физическое уширение Р, рад Микродеформации £ Напряжения О, МПа

1 алитирование (ГЦА) 1000 °С, 3 ч 0,00406 0,0029 0,0033 318

2 ГЦА+диффузионный отжиг (д.0.) 1000 °С, 4 ч 0,00522 0,00435 0,0049 472

3 ГЦА+д.о.+ баротермическая обработка (БТО) 1000 "С, ¡80 МПа 0,00754 0,00696 0,0079 761

4 ГЦА+д.о.+БТО+отжиг 1000°С,2ч 0,0058 0,00493 0,0056 539

рг. 'лГ- Ч-.:' Г->:

Г •кV; ' 5у .

: . -ч- ' /■ Д-г&'гу 1/1

. " ■ . ; ' ! ______- ' * %■ ■<с::

а) ' ' б)

Рис. 3. Микроструктура алюминидного покрытия на виде сверху: а - после алитирования и диффузионного отжига при 1 ООО °С; б - после алитиро-вания, диффузионного отжига и баротермической обработки 1 ООО °С, 50 МПа;х 1000

После газового алитирования Р-фаза представляет собой преимущественно столбчатую крупнозернистую структуру (рис. 4а). После баротермической обработки Р-фаза в основном сохраняет столбчатую структуру, однако в самих зернах наблюдается образование новых границ, формируется субзе-рениая структура (рис. 46). В процессе последующего отжига при температуре 1000 °С наблюдается формирование равноосной рекристаллизованной структуры Р-фазы в покрытии (рис. 4в).

Баротермическая обработка сопровождается существенным увеличением упругих напряжений и микротвердости фазы Р-№А1 (рис. 5), которые уменьшаются при диффузионном отжиге покрытия. В поверхностном слое сохраняются остаточные сжимающие напряжения, обусловленные различием значений температурного коэффициента линейного расширения фазы (3-№А1 и сплава ЖС32.

При баротермической обработке химический и фазовый состав внешней зоны покрытия сдвигается в сторону никелевого угла диаграммы №-А1-Сг. На глубине 5-7 мкм сохраняется фаза Р-№А1, содержащая 18-20 % алюминия. При отсутствии избыточного давления отжиг покрытия при температуре 1000 °С за 4 часа уменьшает содержание алюминия на глубине 5-7 мкм до 26-28 %. На глубине 10-15 мкм после баротермической обработки наблюдается образование двухфазной структуры, состоящей из р-№А1 и /-№3А1, причем частицы /-№,А1 распределяются как по границам зерен (3-фазы, так и в идее дисперсных выделений в теле зерен Р-фазы. Содержание алюминия в слое на глубине 10-15 мкм составляет 15-17 %. В то же время после термической обработки без избыточного давления в слое на глубине 10-15 мкм сохраняется однофазная структура Р-№А1, содержащая 20-25 % алюминия.

а) б) в)

Рис. 4. Микроструктура по глубине алюминидного покрытия: а - напыление подслоя СДП-ТВГ + алитирование + диффузионный отжиг при 1000 °С; б - напыление подслоя СДП-ТВГ + алитирование + диффузионный отжиг + баротермическая обработка 1000 °С, 180 МПа; в - напыление подслоя СДП-ТВГ + алитирование + диффузионный отжиг + баротермическая обработка + отжиг при 1000 °С; х 500

Рис. 5. Распределение микротвердости по глубине слоя: 1 - (СДП-ТВГ) + алитирование; 2 - (СДП-ТВГ) + алитирование + баротермическая обработка; 3 - (СДП-ТВГ) + алитирование + баротермическая обработка + отжиг

Таким образом, при баротермической обработке наблюдается увеличение скорости протекания диффузионных процессов, прежде всего атомов

никеля в фазе Р-№А1 На глубине 10-15 мкм протекает реакция образования фазы У-№3А1

Р-№А1 + У-Ы13А1,

которая сопровождается образованием двухфазной структуры р/у и увеличением содержания хрома во внешней зоне покрытия до 7-8 %

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что в процессе баротермической обработки сплава ЖС32-ВИ с алюминидным покрытием при температуре, превышающей температуру хрупкости покрытия, в фазе Р-№А1 происходит пластическая деформация

Ускорение диффузионных процессов при баротермической обработке алюминидных покрытий связано с пластической деформацией фазы Р-№А1, которая протекает по механизмам диффузионной и дислокационной ползучести Оба механизма вызывают изменение формы и размера микропор в покрытии Сдвиги в покрытии измельчают блочную структуру р-фазы

Значительное расширение линии рентгеновского рассеяния при баротермической обработке обусловлено прежде всего упругими искажениями кристаллической решетки Р-фазы Расширение линии (211) р-фазы значительно больше размытости линии, связанной с геометрическими условиями съемки Основной вклад в рассеяние рентгеновских лучей принадлежит дислокациям, которые фиксируются при охлаждении ниже температуры перехода Р-фазы из пластичного в хрупкое состояния и вызывают упругие искажения решетки р-фазы

При отжиге покрытия после баротермической обработки дислокации отжигаются и остаточные микродеформации, наведенные при баротемиче-ской обработке исчезают В покрытии протекают процессы рекристаллизации, формируются зерна рекристаллизованной структуры, уменьшается твердость Р-фазы

Испытаниями покрытий на изгиб установлено увеличение пластичности покрытий, прошедших баротермическую обработку, в 1,5 раза, а при испытании на термостойкость получено двукратное повышение сопротивляемости покрытий термоусталостному растрескиванию по сравнению с комплексным Сг-А1 покрытием и покрытием, полученным путем напыления сплава системы А1-Б1-У (ВСДП-11) (рис 6)

Установлено, что баротермическая обработка в 2-3 раза повышает сопротивляемость растрескиванию покрытий при динамическом нагружении

Сравнительными испытаниями на жаростойкость при изотермическом окислении при температуре 1050 °С образцов из жаропрочных сплавов ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ установлено, что разработанное комбинированное конденсационно-диффузионное покрытие, полученное напылением сплава СДП-ТВГ с последующим алитированием, баротермической обработкой по-

крытия и напылением тонкого слоя сплава ВСДП-11 обладает наиболее высокой стабильностью фазового состава и жаростойкостью по сравнению с покрытиями, полученными хромоалитированием.

Испытаниями на усталость лопаток турбин при комнатной температуре установлено увеличение усталостной прочности лопаток турбин из сплава ЖС6У-ВИ с комбинированным покрытием (СДП-ТВГ+алитированис+ ВСДП-11), прошедших баротермическую обработку, на базе 20х106 циклов от 180 до 230 МПа.

Испытаниями по определению объемных остаточных напряжений на лопатках ТВД подтвержден необходимый по технической документации уровень.

Испытаниями на длительную прочность образцов из сплавов ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ установлено, что комбинированное покрытие не оказывает существенного влияния на жаропрочность, поскольку это влияние связано, в основном, с защитой сплавов от газовой коррозии, тогда как тепловое воздействие на сплавы при выполнении операций, связанных с нанесением покрытия, не приводит к структурным изменениям, снижающим характеристики жаропрочности.

Количество —........—------------------------------------------------——-—-—,

циклов ./ ;_!

0 JZ---

1 2 3

Рис.6. Результаты термоциклических испытаний лопаток из сплава ЖС6У-ВИ с покрытиями (режим термоциклирования: 1050±10<=>300+50 °С): 1 - хромоалитирование; 2 - СДП-ТВГ + алитирование + баротермическая обработка + ВСДП-11; 3 - ВСДП-11

Шестая глава содержит результаты разработки способа защиты поверхностей лопаток при выполнении операции газового алитирования. Разработаны полезная модель и состав пасты, содержащей порошки прокаленного глинозема и карбонильного никеля, которые смешиваются в растворе коллаксилина в амилоацетате и диэтилоксалате. Установлено, что при алити-ровании в среде с высокой активностью алюминия содержание никеля в защитной пасте должно быть не менее 20 %. Сформулированы требования к технологии локальной защиты поверхностей деталей при газовом алитирова-нии и установлены механизмы действия разработанной системы защиты при газовом алитировании.

Седьмая глава посвящена промышленной апробации разработанной технологии модифицированного комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия

Разработанная технология формирования защитных покрытий на лопатках газовых турбин из жаропрочных никелевых сплавов прошла промышленную апробацию на лопатках ротора первой ступени турбины двигателя АЛ-31Ф Наработка на двигателе по программе эквивалентных резонансно-циклических испытаний составила 266 часов

Себестоимость получения разработанного комбинированного покрытия в 2 раза ниже себестоимости получения хромоалитированного покрытия в порошковых смесях

Выводы

1 Разработан новый экономически выгодный способ повышения долговечности лопаток газовых турбин путем применения комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия системы №-А1-Сг, модифицированного Та, XV, Щ Б1, У

Для промышленного использования рекомендуется следующая последовательность технологических операций

напыление подслоя системы М1-А1-Сг-Та-\У-Ш-Б1-У в течение 60 100 мин —> алитирование газовым циркуляционным способом по режиму Т = 1000°С, т = 3 4ч -» баротермическая обработка по режиму Т = 1000°С, т = Зч, р = 50 60 МПа —> напыление слоя системы А1-81-У в течение 15 20 мин

2 Современными методами физико-химического анализа исследованы химический состав, строение покрытий, распределение элементов по толщине покрытия

Установлено, что баротермическая обработка сплава ЖС32 с алюми-нидным покрытием при температуре 1000 °С и давлении от 30 до 180 МПа не вызывает заметных структурных изменений в самом сплаве При этом, в алю-минидном покрытии наблюдается уменьшение микропористости, поры размером менее 0,8 мкм залечиваются

Установлено увеличение ширины линии рентгеновского рассеяния и величины упругих деформаций в фазе Р-№А1 при баротермической обработке в 1,4 - 1,5 раза

Баротермическая обработка алюминидных покрытий на основе фазы Р-Ы1А1 вызывает пластическую деформацию при температуре выше температуры хрупкости и сопровождается протеканием рекристаллизационных процессов, изменяющих столбчатую форму зерен Р-фазы и уменьшающих их размеры

3 Установлены защитные свойства разработанных конденсационно-диффузионных покрытий при воздействии окислительной среды и термоме-

ханических нагрузок Установлено, что по жаростойкости при температуре 1050 °С новое покрытие превосходит диффузионное хромоалитированное покрытие в 2,5 3 раза Получено двукратное увеличение термостойкости нового комбинированного покрытия в сравнении с серийным хромоалитиро-ванным покрытием и покрытием слоем системы А1-81-У

4 Применение баротермической обработки повышает пластичность покрытия в 1,5 раза, трещиностойкость в 3 раза, термостойкость в 2 раза

5 Установлены механические свойства сплавов ЖС6У-ВИ, ЖС32-ВИ и лопаток ротора турбины ГТД из этих сплавов с комбинированным покрытием, которые по своим показателям превышают требования действующей нормативно-технической документации

6 Разработан способ локальной защиты поверхности лопаток от насыщения при алитировании (хромоалитировании) ГЦ-способом, позволяющий использовать газоциркуляционные покрытия при ремонте лопаток

Основное содержание диссертации отражено в работах

1 Прогрессивные технологии защиты лопаток турбин от газовой коррозии / Н В Абраимов, Ю С Елисеев, Ю П Шкретов, А М Терехин //Полет -2008 -№3 -С 17-24

2 Абраимов Н В , Шкретов Ю П, Терехин А М Жаростойкие покрытия для лопаток газотурбинных двигателей // Литейное производство -2007 - № 8 - С 53-55

3 К вопросу об эффективности многокомпонентных покрытий для жаропрочных сплавов / Н В Абраимов, Ю П Шкретов, А М Терехин и др //Коррозия материалы,защита -2005 -№10 - С 10-13

4 Абраимов Н В , Терехин А М , Борщ Е В К вопросу о микропористости в никелевых сплавах типа ЖС // Научно-методические материалы по защитным покрытиям - М Изд-во ВВИА им Н Е Жуковского, 2005 -№9866 - С 44-51

5 Высокотемпературные покрытия и методы повышения их эффективности / Н В Абраимов, Ю П Шкретов, А М Терехин и др // Научно-методические материалы по защитным покрытиям - М Изд-во ВВИА им Н Е Жуковского, 2005 - № 9866 - С 13-34

6 Абраимов Н В , Шкретов Ю П, Терехин А М Новые методы повышения долговечности лопаток турбин авиадвигателей // Авиация и космо-навтика-2004 Тезисы докладов на 3-й международной конференции -М Изд-во МАИ, 2004 - С 43

7 Терехин А М Исследование свойств комбинированных покрытий для лопаток ГТД // Новые и специальные сплавы в авиационной и ракетно-космической технике Тезисы докладов на 2-й международной конференции - Королев (Московская обл), 2003 - С 19-21

8 Абраимов Н В , Баранов Д А, Терехнн А М Исследование влияния технологии нанесения комбинированного покрытия на структуру и свойства сплава ЖС6У // Научно-методические материалы по защитным покрытиям - М Изд-во ВВИА им Н Е Жуковского, 2002 - № 9702 - С 34-37

9 Патент № 2232205 (РФ) Способ защиты участков поверхности детали / Н В Абраимов, Ю П Шкретов, А М Терехин и др // Б и - 2004 -№19 - С 482

10 Свидетельство на полезную модель № 28871 Устройство для защиты участков поверхности детали / Н В Абраимов, Ю П Шкретов, А М Терехинидр //Би -2003 -№11 -С 620

11 Патент № 2305141 (РФ) Установка для получения диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде /ЮС Елисеев, Ю П Шкретов, А М Терехинидр //Би -2007 -№24 - С 230-231

12 Патент № 2305034 (РФ) Способ получения защитного покрытия на деталях /ЮС Елисеев, Н В Абраимов, Ю П Шкретов, А М Терехин // Би -2007 -№24 -С 179

13 Патент № 2305027 (РФ) Способ устранения трещин в поверхностном слое детали / В А Поклад, Н В Абраимов, Ю П Шкретов, А М Тере-хин//Би -2007 -№24 -С 176

Подписано к печати 23 04 08 Заказ № 263 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 263-62-01

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ

ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Анализ способов получения защитных покрытий на лопатках турбин газотурбинных двигателей

1.2. Составы и структуры жаростойких покрытий

1.3. Влияние покрытий на долговечность лопаток турбин газотурбинных двигателей

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материалы исследований

2.2. Методы исследований

2.2.1. Методика металлографического исследования

2.2.2. Методика рентгенографического исследования

2.2.3. Методика испытания покрытий на жаростойкость

2.2.4. Методика ог{енки пластичности при статических испытаниях

2.2.5. Методика оценки пластичности при динамическом нагруэ/сении

2.2.6. Методика испытания на термостойкость покрытий

2.2.7. Методика испытаний механических свойств

2.2.8. Методика определения поверхностных остаточных напряжений

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ

МОДИФИЦИРОВАННОГО КОМБИНИРОВАННОГО

КОНДЕНСАЦИОННО-ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ

3.1. Разработка технологии получения конденсационного покрытия

3.2. Разработка технологии нанесения диффузионного покрытия

3.3. Анализ состава и структуры модифицированного комбинированного кондеисационно-диффузиопного покрытия

3.4. Выводы

ГЛАВА 4. БАРОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЛОПАТОК ТУРБИНЫ

ИЗ СПЛАВОВ ЖС6У-ВИ И ЖС32-ВИ

4.1. Исследование влияния горячего изостатического прессования на структуру жаропрочных сплавов

4.2. Анализ механических свойств сплава ЖС6У-ВИ после горячего изостатического прессования

4.3. Отработка режимов баротермической обработки покрытий на сплавах ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ

4.4. Исследование влияния баротермической обработки на структуру покрытий

4.5. Выводы

ГЛАВА 5. СВОЙСТВА СПЛАВОВ ЖС6У-ВИ И ЖС32-ВИ С

ПОКРЫТИЯМИ

5.1 Сравнительная жаростойкость покрытий на сплавах

ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ

5.2. Механические свойства сплавов ЖС6У-ВИ и ЖС32-ВИ с покрытиями

5.3. Выводы

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ

АЛИТИРОВАНИИ ГАЗОВЫМ ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ СПОСОБОМ

6.1. Выводы

ГЛАВА 7. ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИЦИРОВАННОГО КОМБИНИРОВАННОГО КОНДЕНСАЦИОННО-ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА ЛОПАТКАХ ТУРБИНЫ ДВИГАТЕЛЯ АЛ-31Ф 7.1. Технико-экономическое обоснование внедрения разработанного конденсационно-диффузионного покрытия ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Лопатки газовых турбин работают в сложных условиях воздействия циклических изменяющихся высоких температур и напряжений, вызывающих термомеханическую усталость материалов, а также коррозионно-эррозионного разрушения поверхностного слоя скоростным газовым потоком. В газовой среде нередко содержатся агрессивные компоненты, вызывающие образование на поверхности лопаток солевого осадка и резкое увеличение скорости разрушения поверхностного слоя металла. Энергетические машины обычно работают на топливе, содержащем повышенную концентрацию серы, которая приводит к постепенному накоплению на поверхности осадка соли и протеканию сульфидной коррозии. В составе используемых топлив нередко присутствуют ванадий, легкоплавкие оксиды которого вызывают катастрофическое разрушение поверхностного слоя лопаток газовых турбин.

Защита лопаток турбин от разрушающего воздействия газового потока является важнейшим условием обеспечения их высокой надежности. Механическое воздействие газового потока на лопатки турбин характеризуется значительной неоднородностью температурного поля, напряжений и деформаций, многократного приложения нагрузок. Повышенная шероховатость поверхности детали, наличие твердых и жидких частиц в газовом потоке усиливают его эрозионное воздействие. Начало обстоятельному научному анализу процессов разрушения металлов, контактирующих с газовой средой, положил выдающийся русский ученый Д.К. Чернов, который указал на особую роль тонких поверхностных слоев в образовании очагов разрушения деталей.

Большой вклад в развитие теории и практики повышения долговечности лопаток турбин авиадвигателей путем применения высокотемпературных диффузионных покрытий внесли ученые Военной Воздушной Инженерной Академии им. Н.Е. Жуковского (ВВИА им. Н.Е. Жуковского) и Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана).

Для защиты лопаток турбин от химического разрушения поверхностного слоя газовым потоком широкое применение нашли высокотемпературные покрытия.

В турбостроении на лопатках газовых турбин широко применяются две группы покрытий - диффузионные и конденсационные. Конденсационные по-крьггия получают способами плазменного, вакуумно-плазменного, магнетрон-ного или электронно-лучевого напыления из слитков или брикетов, представляющих собой металлические сплавы для покрытий или керамические спеченные материалы для защиты от теплового потока., Диффузионные покрытия получают контактным или бесконтактным способами. Важнейшим преимуществом диффузионных покрытий является возможность защиты от газовой коррозии труднодоступных поверхностей охлаждаемых лопаток газовых турбин (полости, щели, каналы, отверстия перфорации).

Положительный эффект дает применение двухстадийных технологий, когда на первом этапе осаждают кобальт, хром, платину, палладий, сплавы на никелевой основе, легированные тугоплавкими (рений, вольфрам, тантал) и легкоокисляющимися элементами (иттрий, кремний, гафний, иттербий, эрбий и др.), а на втором этапе проводят диффузионное алитирование или хромоалити-рование. Такие технологии обеспечивают реализацию комплексного легирования поверхностных слоев деталей и покрытий, получение более высокой долговечности деталей, работающих в экстремальных условиях эксплуатации.

Применение защитных покрытий позволяет увеличить ресурс лопаток в 3-10 раз. Такой высокий эффект достигается при правильном выборе технологий и химического состава покрытий для конкретных условий эксплуатации газовых турбин.

Целью работы являлось повышение долговечности рабочих лопаток турбины газотурбинных двигателей путем разработки нового комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия и применения баротермической обработки.

Задачи, решаемые в данной работе:

1. Анализ причин недостаточной долговечности лопаток газовых турбин при их эксплуатации на двигателях.

2. Анализ способов повышения долговечности лопаток газовых турбин путем применения защитных покрытий.

3. Разработка нового конденсационно-диффузионного покрытия системы (№-А1-Сг) путем дополнительного легирования их Та, \¥, Ш, 81, У.

4. Исследование возможности повышения долговечности лопаток турбин с покрытием путем применения баротермической обработки.

5. Исследование химического и фазового состава и структуры комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия системы (№-Сг-А1-Та-\У-Н^-У).

6. Исследование защитных свойств разработанных покрытий.

7. Решение проблемы ремонтопригодности газо-циркуляционных покрытий.

Научная новизна.

1. Впервые доказана роль баротермической обработки как фактора управления структурой и свойствами алюминидного покрытия.

2. В алюминидном покрытии при баротермической обработке наблюдается уменьшение микропористости, поры размером менее 0,8 мкм залечиваются.

3. Установлено увеличение ширины линии рентгеновского рассеяния и величины упругих деформаций в фазе Р~№А1 при баротермической обработке в 1,4-1,5 раза.

4. Баротермическая обработка алюминидных покрытий на основе фазы (3-№А1 вызывает пластическую деформацию при температуре выше температуры хрупкости и сопровождается протеканием рекристаллизационных процессов, изменяющих столбчатую форму зерен Р-фазы и уменьшающих их размеры.

5. Установлены закономерности изменений состава, структуры и свойства конденсационно-диффузионного покрытия при воздействии- температур и внешних нагрузок.

Практическая значимость.

Разработана опытно-промышленная технология нанесения комбинированного конденсационно-диффузионного покрытия на охлаждаемые лопатки газовых турбин.

Определены режимы и последовательность операций вакуумно-плазменного напыления сплава системы №-Сг-А1-Та-\У, легированного микродобавками НГ, и У (сплав СДП-ТВГ), алитирования газовым циркуляционным способом, термовакуумной и баротермической обработки, и вакуумно-плазменного напыления сплава системы А1-8ьУ (сплав ВСДП-11), обеспечивающие формирование на внешней и внутренней поверхностях лопаток покрытий, заданных толщины, химического состава, структуры и свойств. Структурные изменения в алюминидных покрытиях при баротермической обработке улучшают трещиностойкость и термостойкость лопаток газовых турбин.

Для промышленного использования на лопатках перспективных газотурбинных двигателей с повышенными температурами и ресурсом рекомендуется следующая технологическая схема:

Разработана опытная промышленная технология защиты замков лопаток газовых турбин от насыщения при газовом алитировании и хромоалитирова-нии.

Автор выражает благодарность сотрудникам Федерального Государственного Унитарного Предприятия «Московский Машиностроительное Производственное Предприятие «Салют» (ФГУП «ММПП «Салют»), в особенности: коллективу ОТОиЗП УГМет под руководством Шкретова Ю.П. за неоценимую помощь в организационной и практической стороне данной работы, коллективу ЦЗЛ за помощь в проведении металлографических исследований; коллективу кафедры «Материаловедения и технологии» ВВИА им. Н.Е. Жуковского за помощь в анализе пластических свойств покрытий. Также автор благодарит д.т.н., профессора Абраимова Н.В., к.т.н. Орлова М.Р. и к.т.н. Симонова В.Н. за ценные консультации по широкому спектру вопросов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан новый экономически выгодный способ повышения долговечности лопаток газовых турбин путем применения комбинированного кон-денсационно-диффузионного покрытия системы Ni-Al-Cr, модифицированного Та, W, Hf, Si, Y.

Для промышленного использования рекомендуется следующая последовательность технологических операций: напыление подслоя системы Ni-Al-Cr-Ta-W-Hf-Si-Y в течение 60. 100 мин —> алитирование газовым циркуляционным способом по режиму: Т = 1000°С, т = 3.4 ч —» баротермическая обработка по режиму: Т = 1000°С, т = 3 ч, р = 50.60 МПа -> напыление слоя системы Al-Si-Y в течение 15.20 мин.

2. Современными методами физико-химического анализа исследованы химический состав, строение покрытий, распределение элементов по толщине покрытия.

Установлено, что баротермическая обработка сплава ЖС32-ВИ с алю-минидным покрытием при температуре 1000 °С и давлении от 30 до 180 МПа не вызывает заметных структурных изменений в самом сплаве. При этом, в алюминидном покрытии наблюдается уменьшение микропористости, поры размером менее 0,8 мкм залечиваются.

Установлено увеличение ширины линии рентгеновского рассеяния и величины упругих деформаций в фазе P-NiAl при баротермической обработке в 1,4 - 1,5 раза. Баротермическая обработка алюминидных покрытий на основе фазы (З-NiAl вызывает пластическую деформацию при температуре выше температуры хрупкости и сопровождается протеканием рекристаллизационных процессов, изменяющих столбчатую форму зерен Р-фазы и уменьшающих их размеры.

3. Установлены защитные свойства разработанных конденсационно-диффузионных покрытий при воздействии окислительной среды и термомеханических нагрузок. Установлено, что по жаростойкости при температуре 1050°С новое покрытие превосходит диффузионное хромоалитированное покрытие в 2,5 . 3 раза. Получено двукратное увеличение термостойкости нового комбинированного покрытия в сравнении с серийным хромоалитированным покрытием, покрытием с подслоем сплава системы №-Сг-А1-У с последующим газовым алитированием и покрытием слоем системы А1-8ьУ.

4. Применение баротермической обработки повышает пластичность покрытия в 1,5 раза, трещиностойкость в 3 раза, термостойкость в 2 раза.

5. Установлены механические свойства сплавов ЖС6У-ВИ, ЖС32-ВИ и лопаток ротора ТВД из этих сплавов с комбинированным покрытием, которые по своим показателям превышают требования действующей нормативно-технической документации.

6. Разработан способ локальной защиты поверхности лопаток от насыщения при алитировании (хромоалитировании) газовым циркуляционным способом, позволяющий использовать газоциркуляционные покрытия при ремонте лопаток.

1. Елисеев Ю.С., Абраимов Н.В. Химико-термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. - 622 с.

2. Абраимов Н. В. Высокотемпературные материалы и покрытия для газовых турбин. -М.: Машиностроение, 1993. — 336 с.

3. Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов в активизированных газовых средах. М.: Машиностроение, 1979. - 224 с.

4. Елисеев Ю. С., Абраимов Н. В., Крымов В. В. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении. — М.: Высшая школа, 1999.-544 с.

5. Коломыцев П. Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. М.: Металлургия, 1991. — 237 с.

6. Лесников В., Кузнецов В. Технология получения газоциркуляционных покрытий // Газотурбинные технологии. 2000. - С. 26-30.

7. Мовчан Б.А., Малашенко И.С. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме. Киев: Наукова думка, 1983. - 256 с.

8. Мубояджан С.А., Каблов E.H., Будиновский С.А. Вакуумно-плазменная технология получения защитных покрытий из сложнолегированных сплавов//МиТОМ.- 1995,-№2.-С. 15-18.

9. Никитин В. И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин. — Л.: Машиностроение, 1987. — 272 с.

10. Строганов Г.Б., Чепкин В.М., Терентьева B.C. Жаростойкие покрытия для газовых турбин. М.: Навигатор-экстра, 2000. - 211 с.

11. Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1995. — 420 с.

12. Тамарин Ю. А. Жаростойкие диффузионные покрытия лопаток ГТД. М.: Машиностроение, 1978. - 136 с.

13. Chaki Т.К., Singht A.K., Sadananda К. Effect of CoCrAlY coating on microstructural stability and creep behavior of a nickel-base superalloy. // Thin solid films. 1989. - № 168. - P. 207-220.

14. Физическое металловедение: В 3 т. Пер. с англ. / Под ред. Кана Р.У., Хаазена П.Т. — М.: Металлургия, 1987 / Т. 2: Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами 624 с.

15. Хаюров С.С. Горячее из о статическое уплотнение отливок. // Зарубежная техника. 1985. - № 3. - С. 43-54.

16. Влияние ГИП на жаростойкое покрытие лопаток из сплава ЖС6У / A.B. Логунов, С.Ф. Маринин, В.А. Поклад и др. // Международная конференция по горячему изостатическому прессованию, 2002: Тезисы докладов. М.: изд. ВИЛС, 2002. - С. 28 - 29.

17. Обработка давлением гранулированных жаропрочных сплавов / М.З. Ерманок, Ю.П. Соболев, Г.М. Кулешов и др. // Процессы обработки легких и жаропрочных сплавов. М.: Наука, 1981. - С. 218 — 226.

18. Митхэм Ж.В. Технология производства жаропрочных сплавов и ее вклад в развитие газотурбинных двигателей // Жаропрочные сплавы для газовых турбин: Материалы международной конференции. М.: Металлургия, 1981. - С. 452-470.

19. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления / Б.Е. Патон, A.B. Логунов, Кишкин Г.Б. и др. Киев: Наукова думка, 1987. - 256 с.

20. Прогнозирование влияния структурных факторов на механические свойства жаропрочных сплавов / A.B. Логунов, Н.В. Петрушин, Е.А. Кулешова и др. //МиТОМ. 1981. - № 6. - С. 16-20.

21. Логунов A.B., Петрушин Н.В., Хацинская И.М. Температуры растворения упрочняющих интерметаллидных фаз в жаропрочных никелевых сплавах // МиТОМ. 1977. - № 6. - С.67-68.

22. Свидетельство на полезную модель № 28871 Устройство для защиты участков поверхности детали / Н. В. Абраимов, Ю. П. Шкретов, А. М. Терехин и др. // Б.и. 2003. - № 11. - С. 620.

23. Патент № 2232205 (РФ) Способ защиты участков поверхности детали / Н. В. Абраимов, Ю. П. Шкретов, А. М. Терехин и др. // Б.и. 2004. - № 19. -С. 482.

24. Бялобжецкий A.B., Цирлин М.С., Красилов Б.И. Высокотемпературная коррозия и защита сверхтугоплавких металлов. М.: Атомиздат, 1977. -224 с.

25. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.— М.: Машиностроение, 1965.-491 с.

26. Коломыцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. М.: Металлургия, 1979.-271 с.

27. Терехова В.В. Алитирование жаропрочных сплавов на никелевой основе: Дис. . к-та техн. наук. М., 1969. - 200 с.

28. Будиновский С.А., Мубояджан С.А. Эффективность двухстадийной ионно-плазменной технологии получения легированных диффузионных алю-минидных покрытий на жаропрочных никелевых сплавах // МиТОМ. — 2003. -№ 5. С. 27-32.

29. Косицин C.B. Структурная и фазовая стабильность жаростойких ин-терметаллидных сплавов и покрытий на основе ß-фазы системы (Ni, Со, Fe)-Cr-А1: Автореф. . дис. д-ра техн. наук. Екатеринбург, 2002. - 44 с.

30. Wasilewski R.G. Elastic constans and Young's modulus of NiAl // Trans. Met. Soc. AIME 1966. - V.236. - № 4. - P.455-457.

31. Уманский Я.Е. Рентгенография металлов. M.: Металлургия, 1967.235 с.

32. Пивкина О.Г. Влияние давления на рост интерметаллидных фаз при взаимной диффузии: Автореф. . дис. к-та техн. наук. -М., 1976 г. 16 с.428 ¿/

33. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплавкие соединения. М.: Металлургия, 1976. - 560 с.

34. Грейль Е.М. Исследование NiAl и Ni3Al // Механическаие свойства металлических соединений. М.: Металлургия, 1982. - С.256-299.

35. Технологические остаточные напряжения / Под ред. A.B. Подзея -М.: Машгиз, 1973.-211 с.

36. Патент № 2305141 (РФ) Установка для получения диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде / Ю.С. Елисеев, Ю. П. Шкретов, А. М. Терехин и др. //Б.И. 2007. - № 24. - С. 230-231.

37. Патент № 2305034 (РФ) Способ получения защитного покрытия на деталях / Ю.С. Елисеев, Н. В. Абраимов, Ю. П. Шкретов, А. М. Терехин // Б.И. 2007. - № 24. - С. 179.

38. Патент № 2305027 (РФ) Способ устранения трещин в поверхностном слое детали / В. А. Поклад, Н. В. Абраимов, Ю. П. Шкретов, А. М. Терехин // Б.И. 2007. - № 24. - С. 176.

39. Прогрессивные технологии защиты лопаток турбин от газовой коррозии / Н.В. Абраимов, Ю.С. Елисеев, Ю.П. Шкретов, A.M. Терехин*// Полет. -2008.-№3.-С. 17-24.

40. Абраимов Н.В., Шкретов Ю.П., Терехин A.M. Жаростойкие покрытия для лопаток газотурбинных двигателей // Литейное производство. — 2007. — №8.-С. 53-55.

41. К вопросу об эффективности многокомпонентных покрытий для жаропрочных сплавов / Н. В. Абраимов, Ю. П. Шкретов, А. М. Терехин и др. // Коррозия: материалы, защита. 2005. - № 10. - С. 10-13.

42. Симонов В.Н., Бахрунов К.К., Терехин A.M. Выбор рабочей газовой среды для нанесения защитных диффузионных покрытий // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2004. - № 3 - С. 57-60.

43. Хромоалитирование циркуляционным способом охлаждаемых лопаток газовых турбин / В.Н. Симонов, Н.В. Абраимов, A.M. Терехин и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. - № 7 - С. 36-39.