автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Разработка технологии получения и исследование свойств уплотнительных срабатываемых покрытий на основе стабилизированного диоксида циркония

На правах рукописи

Галлямов Ринат Талгатович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ СРАБАТЫВАЕМЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ

Специальность 05 17 11 - Технология силикатных и тугоплавких

неметаллических материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2007

003070124

Работа выполнена на кафедре редких металлов и наноматериалов ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ"

Научный руководитель

доктор технических наук Обабков Николай Васильевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук Нечепуренко Анатолий Сергеевич

кандидат технических наук Валиев Ривхат Мударисович

Ведущая организация

Институт химии твердого тела УрО РАН, г Екатеринбург

Защита состоится "30" мая 2007 г в 15 часов на заседании диссертационного Совета Д 2 1 2 285 09 в ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ", по адресу г Екатеринбург, ул Мира,19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "УГТУ - УПИ"

Отзывы, заверенные печатью, просьба высылать по адресу

620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19, ГОУ ВПО "УГГУ-УПИ", ученому

секретарю совета университета Факс (343)-374-54-91

Автореферат разослан "27" апреля 2007 г Ученый секретарь

диссертационного Совета, д х н f /Zh^-^-^p' Васин Б Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Основной тенденцией развития авиационного двигателестроения является увеличение эффективности, надежности и ресурса газотурбинных двигателей (ГТД) Повышение экономичности ГТД напрямую связанно с уменьшением внутренних потерь и ростом параметров в цикле Одним из эффективных способов снижения потерь является уменьшение радиальных зазоров между рабочими колесами и статором турбины, что может быть достигнуто путем использования уплотнительных покрытий Регулирование величины радиального зазора обеспечивается за счет использования толстослойных покрытий, которые имеют возможность прирабатываться без иерегламентированного износа торцевых кромок рабочих лопаток Для этого уплотнительный слой должен обладать комплексом специфических характеристик по термостойкости, механической прочности, износостойкости, эрозионной стойкости, жаростойкости и др

Применительно к уплотнительным покрытиям наиболее предпочтительны материалы на основе оксидов металлов, поскольку они меньше всего подвержены изменениям в процессе эксплуатации при высоких температурах, а контролируя характеристики такого покрытия можно минимизировать величину износа рабочих лопаток Использование таких традиционных методов нанесения покрытий как плазменное напыление, для уплотнения не позволяют получать толстослойные покрытия до 2-3 мм, к тому же длительное время работающие в условиях термоциклирования Поэтому задача создания новых уплотнительных покрытий и технологии их получения, существенно повышающих характеристики современных авиационных двигателей является актуальной

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка эффективной технологии получения высокотемпературного композиционного покрытия уплотнительного назначения для газотурбинных двигателей Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи

1 Разработка состава и технологии получения уплотнительного покрытия на никелевых жаропрочных сплавах,

2 Разработка системы армирования уплотнительного покрытия на основе стабилизированного диоксида циркония,

3 Разработка технологии получения укрупненных порошков стабилизированного диоксида циркония и нитрида бора для армирования уплотнительных покрытий,

4 Разработка технологии подготовки активированного стабилизированного диоксида циркония для создания матрицы покрытия,

5 Разработка технологии модифицирования поверхности металлической подложки армированием,

6 Исследование характеристик покрытий в зависимости от содержания компонентов в композиционных уплотнительных покрытиях Определить оптимальный состав покрытия, который наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к высокотемпературным уплотнительным материалам,

7 Разработка опытно-промышленной технологии получения уплотнительного покрытия на секторах разрезного кольца 1 ступени ТВД авиационного двигателя ПС-90А

Научная новизна. Решена научная проблема - создание и технологическое обеспечение разработки уплотнительного срабатываемого покрытия для вставок (секторов) 1-й ступени ТВД двигателя ПС-90А

Автором впервые предложен целый комплекс технических и технологических приемов, а так же изучены свойства полученных материалов

- Разработан состав уплотнительного композиционного покрытия на основе стабилизированного диоксида циркония и технология его получения из шликеров с последующим горячим прессованием Получены положительные решения по заявкам на изобретения,

- Созданы оригинальные технологии получения укрупненных порошков стабилизированного диоксида циркония и нитрида бора,

Разработан способ армирования подложки перед нанесением толстослойных керамических покрытий,

- Проведены исследования свойств разработанных материалов для композиционных уплотнительных покрытий на основе стабилизированного диоксида циркония, полученных по разработанным технологиям

- Разработана новая технология получения уплотнительных композиционных покрытий на реальных вставках разрезных колец ТВД двигателя ПС-90А Для сохранения формы и размеров которых предложено двухстадицное формование покрытия прессование на "холоду" и горячее прессование в специальной графитовой засыпке Практическая значимость. Настоящая работа выполнялась в рамках программы П23 0/16-2000 — "Разработка истираемого металлокерамического покрытия и технологии его нанесения на вставки разрезных колец 1-ой и 2-ой ступени ТВД двигателя ПС-90А", реализуемой в ОАО "Пермский моторный завод"

Разработан целый комплекс технологий, позволяющих получить уплотнительные композиционные покрытия на основе стабилизированного диоксида циркония на реальных вставках авиационного двигателя ПС-90А

Изготовлена опытная партия вставок (секторов) с уплотнительными покрытиями, которые проходят стендовые испытания на двигателе ПС-90А в ОАО "Пермский моторный завод"

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийской конференции "Керамика и композиционные материалы" (Сыктывкар, 2004), IX и XI научных конференциях молодых ученных ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2005, 2006), Первом Российском научном форуме "Демидовские чтения на Урале" (Екатеринбург, 2006), XII Международной научно-практической конференции "Современные техника и технологии" (Томск, 2006), XVI Российской научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Екатеринбург, 2006), Международной молодежной научной конференции "XIV Туполевские чтения" (Казань,2006)

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 статьи и 5 тезисов докладов, получено положительное решение в отношении 2 заявок на изобретение

Объем и структура работы. Диссертация включает введение, пять глав, выводы, список использованных источников из 166 наименований и 1 приложение Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 10 таблиц

Основное содержание работы Во введении раскрыта актуальность, дана общая характеристика работы, указаны ее цели и задачи

В первой главе проведен обзор отечественной и зарубежной литературы по вопросам связанным с влиянием радиального зазора на характеристики ГТД, возможностью его регулирования путем создания специальных уплотнений Проведена оценка материалов уплотнительных покрытий и технологии их нанесении

Отмечено, что величина радиального зазора оказывает существенное влияние на экономичность и надежность ГТД При этом существующие системы уплотнений не в состоянии в полной мере удовлетворить современным требованиям к уплотнительным материалам, среди которых наиболее значимыми являются высокая термостойкость, жаростойкость, эрозионная стойкость, высокая термическая стабильность и контролируемая изнашиваемость

Представленные результаты показывают перспективность применения для уплотнительных покрытий композиционных материалов При этом обосновывается использование в качестве основы керамических материалов, в частности диоксида циркония В работе проанализированы основные физико-химические свойства диоксида циркония и способы его получения с введением стабилизирующей добавки У203

В работе значительное внимание уделено основным способам получения композиционных материалов на основе керамики, в частности рассмотрены вопросы армирования волокнами и дисперсными частицами Отмечены основные требования к компонентам композиционного материала и их функциональное назначение

Рассмотрены основные способы получения керамических покрытий на металлах и сплавах, применительно к уплотнительным покрытиям Отмечено, что на сегодняшний день большинство из них не позволяет получить надежного толстослойного керамического покрытия, способного работать в условиях частых теплосмен Использование же в качестве уплотнения керамических вставок довольно трудоемко и значительно усложняет технологический процесс изготовления, сборки, ремонта, а так же ужесточает требования к системе охлаждения и режимам эксплуатации ГТД

Во второй главе описаны методики исследования свойств порошков, материалов и покрытий Представлены результаты исследований по технологии получения исходных материалов для уплотнительных покрытий Дана оценка влияния условий получения исходных материалов на их характеристики

Для упрочнения уплотнительных покрытий необходимы укрупненные порошки того же состава, что и керамическая матрица 2Ю2-У20з При этом дисперсные частицы должны иметь определенный размер и обладать более высокой прочностью, нежели порошки, полученные путем осаждения, сушки и прокалки Ранее нами опробованная технология укрупнения порошков путем замораживания гидроксидов показала, что частицы порошков обладают требуемыми прочностными характеристиками, однако возникают трудности в получении порошков необходимого гранулометрического состава Для получения укрупненных порошков 2г02-У20з узкого фракционного состава по крупности нами была применена схема непрерывного осаждения в специально разработанном реакторе С целью установления влияния технологических параметров процесса осаждения гидроксидов на крупность порошков с введением операции замораживания нами был проведен цикл исследований Осаждение проводили из смеси растворов солей с концентрацией циркония 55-80 г/л, при концентрации раствора аммиака 2-8 моль/л, рН раствора металлов составлял 0,86, а рН конца осаждения 9,2 ± 0,2, температура замораживания (-19°С)

В результате проведенных экспериментов установлено, что величина доверительных интервалов для непрерывного осаждения в 2-3 раза меньше, чем в случае осаждения гидроксидов в реакторе периодического действия, и ведение процесса в непрерывном режиме позволяет достичь высокой степени воспроизводимости свойств порошков Так же установлено, что уменьшение среднего диаметра частиц Ег02-У20з происходит по мере возрастания концентрации циркония в растворе и аммиака при осаждении (рис 1)

Проведенные исследования пикнометрической плотности (рт к) и плотности после утряски (Руц,) полученных порошков гг02-7%У20з, показали, что по мере увеличением концентрации циркония в растворе Руф снижается, аналогично и изменение среднего диаметра частиц

220 -з 190 -Б 1Ш-

I

§ 130л

| 100 -£ та-

40 -I-1-г——■—---1-1

1 3 5 7 9 II

Концентрация аммиака, моль/л

Рис. 1. Влияние концентрации аммиака на средний диаметр частиц при концентрации циркония: 1-55; 2-65; 3-80 г/л.

Процесс формирования покрытия на жаропрочных металлических подложках недопустимо вести при температурах выше 1100°С. В тоже время, учитывая, что для спекания стабилизированного диоксида циркония необходимы более высокие температуры, нами было предложено проведение механоХМмическоЙ активации порошков путем их мокрого помола

в шаровой мельнице в течение 12 ч. При этом исследовано влияние начальной влажности (\У) суспензии на кинетику измельчения. Результаты эксперимента показали, что максимальна тонина помола при оптимальной частоте вращения мельницы и оптимальной степени загрузки достигается

частиц 2г02-7%У20з по размеру

С целью улучшения характеристик прирабатываем ости уплотнительных покрытий целесообразно введение в их состав твердых смазок, В разрабатываемых нами покрытиях в качестве твердой смазки было предложено использовать нитрид бора. При этом порошки нитрида бора должны быть крупными (до 500-600 мкм.), это улучшает условия смазки покрытия в процессе прирабатывания и делает их более устойчивыми в процессе высокотемпературного окисления на воздухе. Нами была предложена технология укрупнения мелкодисперсного порошка ВЫ путем прессования со связкой и дальнейшего дробления на щековой дробилке. Исследовано влияние состава пластифицирующей связки на выход кондиционной фракции ВИ (315-630мкм). Результаты эксперимента показали, что использование в качестве пластификатора раствора парафина в уайт-спирте (] :5) увеличивает выход требуемой фракции (рис.3).

х<0,315 0,315<х<0,5 0,5<х<0.63

Размер частиц, мм

Рис.3. Распределение по фракциям частиц ВЫ, при использовании в качестве связки: 1 - парафина; 2 - парафин+уайт-спирт

Особое внимание при создании покрытий уделяется подложке, как правило, проводится специальная подготовка непосредственно перед нанесением покрытия. Нами были опробованы различные способы подготовки (модифицирования) основы перед нанесением покрытия: пескоструйная обработка, плазменное напыление подслоя МьО-А1-У и слоя гю2-7%у2о3.

Нами была изучена возможность модифицирования подложки путем крепления на ее поверхность сетки тканого типа Был выбран способ высокотемпературной диффузионной пайки с использованием высокотемпературного припоя ВПР40Н Заданны условия получения неразъемного соединения температура 1100°С с выдержкой в 30 мин, напряжение сжатия 11 кгс/см2, вакуум 10'4мм рт ст

В третьей главе представлены результаты исследований по технологии получения композиционного покрытия толщиной до 2 мм Покрытия получали на модифицированной поверхности подложки из шликеров на основе 2г02-7%¥20з с использованием фосфатных связующих и без них путем сушки с последующим спеканием при 1100°С, а так же с использованием метода горячего прессования шликерного слоя

Проведенные исследования показали, что использование связующих не позволяет получить толстослойное покрытие требуемого качества, а модифицирование поверхности основы напылением переходных слоев №-Сг-А1-У и 2г02-7%У203 является недостаточным в виду невысокой прочности сцепления напыленных слоев с подложкой Поэтому в дальнейшем модифицирование поверхности включало в себя лишь нанесение на поверхность подложки армирующей сетки

Нами исследованы различные варианты получения покрытий из шликеров с ведением укрупненных частиц 2г02-7%¥203 Покрытия получали сушкой с последующим спеканием Были исследованы различные условия сушки шликерного слоя сушка на воздухе, в вакууме, в растворе ацетона и на гипсовой поверхности Результаты экспериментов показали, что наиболее эффективным является сушка на воздухе Однако и в этом случае наблюдается фрагментация поверхности покрытия, для устранения которой провели оценку влияния начальной влажности системы и крупности дисперсного наполнителя на качество поверхности покрытия Было установлено, что появление трещин в большей степени определяется размером частиц наполнителя, нежели начальной влажностью системы Увеличение крупности наполнителя уменьшает растрескивание покрытия Залечивание трещин путем их заполнения шликером на основе ЪгОг-1УоЧ позволяет получить покрытия без видимых трещин после сушки на воздухе до 100°С Однако после спекания при 1100°С на поверхности покрытия в местах залечивания вновь происходит образование трещин (рис 4)

10

исключения растрескивания покрытий исследовалась возможность их получения методом горячей напрессовки шликеркого слоя с дополнительным армированием покрытия волокнами. Был определен режим, исключающий деформацию подложки в процессе напрессовки, позволяющий произвести спекание матрицы покрытия на основе Zr(Ji-7%Y20j. Прессование проводили в условиях вакуума (510"2 мм.рт.ст.) при ПОО°С, давление прессования I ЗОкгс/см3, с выдержкой в течении 1ч. В качестве компонентов покрытия использовали BN (315-630мкч), каолиновое волокно (d=10 мкм,) NiCr- волокно (¿=300мкм, /=3-5мм), укрупненный 2Ю2-7%УгОз фракции (-50мкм) и (100~250мкм), основу составлял активированный ZrCb-7%У203 ( (}щгШмш.у.

Проведенные исследования термостойкости (20°С< *"""■■■> 1000°С) показали, что армирование NiCr-волокном является предпочтительным. Было так же установлено, что толстослойное покрытие обладает недостаточной адгезионной прочностью на границе покрытия с сеткой. В связи с этим было предложено провести дополни тел ьн о е армирование скрутками из Ni-Cr проволок, Прикрепленных к верхним гребням напаянной сетки, концы которых ориентировали нормально поверхности основы. Модифицирование подложки данным образом позволило существенно повысить качество покрытия. Покрытие в составе, которого находилось 15% NiCr-волокна прак тически без изменений выдержало 10 термоциклов (рис.5).

Рис.4. Поверхность покрытия Рис.5. Поверхность покрытия после после спекания 10 термоциклов

По результатам экспериментов был определен состав покрытий, диапазон варьирования содержанием компонентов, способ получения и режим горячего прессования, позволяющие получить качественное покрытие на пластинчатых образцах.

Четвертая глава посвящена исследованию свойств композиционных уплотнительных покрытий на основе 2г02-7%У20з и определению оптимального состава покрытия наиболее полно удовлетворяющего предъявляемым к ним требованиям Исследования проводились на образцах различного состава (табл 1), полученных методом горячей напрессовки Проведенные исследования кажущейся пористости и плотности покрытий, результаты которых представлены в табл 2 показали, что на величину открытой пористости покрытий наибольшее влияние оказывает содержание укрупненного порошка 2г02-7%У20з Увеличение его содержания в системе с 5 до 15% повышает пористость почти в 2 раза Плотность же материала покрытий во многом определяется содержанием нитрида бора, увеличение которого снижает плотность материала

Таблица 1

Компоненты Характеристика компонентов Соде ржание компонентов в покрытии, %(масс )

1 2 3 4 5 6 7 8

315-630 мкм 20 5 20 5 20 5 20 5

№Сг волокно <1=300 мкм, /= (3-5)мм 15 15 5 5 15 15 5 5

2г02-7%У203 100-250 мкм 15 0 0 15 0 5 5 0

<50 мкм 0 15 15 0 5 0 0 5

Активированный <Зо=1,7мкм 50 65 60 75 60 75 70 85

Таблица

Характеристика Состав покрытия

1 2 3 4 5 6 7 8

Кажущаяся пористость (П), % 31,52 27,43 33,21 28,71 15,76 17,51 19,56 15,0

Кажущаяся плотность (р), г/см3 2,49 3,26 2,38 3,91 2,53 3,58 2,42 3,97

Проведены сравнительные испытания на газоабразивный износ исследуемых покрытий с плазменно-напыленным уплотнительным покрытием типа №-Сг-А1-У-ВМ (рис б) Исследования показали, что при углах атаки потока абразивных частиц в 30° и 60° покрытия на основе 7л02-7%У20з превосходят плазменно-напыленное При этом уменьшение содержания ВЫ и увеличение содержания укрупненных частиц гЮ2- 7%У203 способствует снижению величины износа При угле атаки в 90° происходит интенсивный износ керамического покрытия, приводящий к его ускоренному

растрескиванию и разрушению, в то время как износ плазменно-напыленого покрытия является минимальным по сравнению износом при 30° и 60° Различие в характере износа керамического и металлического покрытия объяснено различной способностью материала сопротивляться действию нормальных и касательных напряжений

л о о се

а

Л

е?

а

ю

Е^еш,мин

Рис 6 Кинетика газоабразивного износа покрытий при угле атаки в 30° 1-8 -номера составов, 9- №-Сг-А1-У-ВМ Стрелками показано разрушение покрытия

Нами были проведены исследования триботехнических характеристик покрытий, на установке СМЦ-2 при частоте вращения ЗООоб/мин В качестве контртела использовали вращающийся диск из жаропрочного сплава ВЖ98 По результатам эксперимента были построены кривые изменения коэффициента трения от прилагаемой нагрузки (рис 7 ) Анализ полученных данных позволяет заключить, что при не высоких нагрузках Р=5 кгс/см2 присутствие в составе покрытий укрупненного порошка 7%У203

крупностью <50 мкм снижает значение коэффициента трения При повышении нагрузки до 15 кгс/см2 на величину коэффициента трения наиболее сильно влияет содержание металлического волокна в покрытии, так

13

увеличение его способствует снижению коэффициента трения При более высоких нагрузках проявляется влияние укрупненного порошка 2Ю2-7%У203, повышение содержания которого снижает коэффициент трения Высокое содержание частиц BN в составе композиции существенно снижает коэффициент трения лишь в области малых нагрузок

Рис 7 Влияние нагрузки и состава покрытия на величину коэффициента трения

Проведенные исследования изнашиваемости покрытий (рис 8) позволили выявить общие закономерности. На кривых износа просматривается несколько стадий Первая стадия, характеризуется значительной интенсивностью изнашивания в области малых нагрузок, установлено, что в этом случае износ происходит посредством микрорезания, а также за счет адгезионного отрыва Вторая стадия (Р>15 кгс/см2) характеризуется небольшими значением интенсивности изнашивания и средними значениями

коэффициента трения Это обусловлено формированием на сопряженной поверхности керамики переносного слоя металла, вызванного фрикционным разогревом пары трения Данный факт фиксировался визуально - на трущихся поверхностях появлялись тонкие, но плотные блестящие пленки темного цвета

Рис 8 Зависимости интенсивностей изнашивания покрытий от нагрузки а) образцы в процессе испытаний разрушились, б) образцы не разрушились

Третья стадия характеризуется резким увеличением износа и не значительным снижением коэффициента трения, что связанно с началом катастрофического разрушения образцов

Нами был определен весовой износ покрытий и контртела при постоянной нагрузке 30 кгс/см2 на пути износа покрытия 3 103м Результаты эксперимента представлены в виде графика, отражающего кинетику износа покрытия (рис 9 ), и значений величины весового износа контр тела (ДЦ, ) (табл 3)

Путь (/), м

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Рис 9 Влияние состава покрытия на его изнашивание при Р=30 кгс/см2

Было установлено, что с увеличением содержания ВК значение коэффициента трения, а так же износ покрытия и контртела возрастают Исследования поверхности трения позволило заключить, что данный факт связан с постепенным удалением (выносом) ВЫ из матрицы покрытия и как следствие изменения структуры поверхности и механизма износа

Таблица 3

Характеристика Состав покрытия

1 2 3 4 5 6 7 8

Дик, г 1,2422 0,1185 0,9531 0,0784 0,6319 0,2191 0 8214 0,3205

Проведенные исследования жаростойкости материала покрытия при 1000°С (рис 10) показали, что на начальном этапе происходит интенсивное окисление металлических волокон армирующих покрытия и ВЫ, при этом у покрытий с 15% ВЫ наблюдается максимальная степень окисления С увеличением времени окисления наблюдается снижение массы образцов Данный факт был связан с преобладанием процесса окисления нитрида бора и с образованием летучего оксида, что было подтверждено исследованием поверхности покрытий

Рис 10 Кинетические кривые окисления образцов покрытий на воздухе при 1000°С

Результаты испытаний покрытий на термостойкость (20°С <'""" > 1000°С) показывают, что в процессе термоциклирования происходит образование микротрещин на поверхности Однако рост трещин происходит лишь после нескольких десятков термоциклов Минимальной термостойкостью обладали

образцы с высоким содержанием а повышение доли активированного 2г02-7%У203 способствовало повышению термостойкости покрытий

По результатам экспериментов с целью определения оптимального состава покрытия, наиболее полно удовлетворяющего комплексу требований по газоабразивной стойкости, жаростойкости, термостойкости, и износу были разработаны регрессионные модели с использованием математического планирования эксперимента Были получены уравнения регрессии, которые для термостойкости (У,), износостойкости (У2), газоабразивного износа при угле атаки 30°(У3) выглядят следующим образом (значения факторов даны в табл 4)

У!=112,15-3,31 Х,+3,46 Хг+2,54 Х3-0,32 Х,-0,46 Х2 Х3+0,002 X, Х3 Х4 У2=-0,48+0,15 Х]-0,006 Х2+0,03 Х3+0,002 Х4-0,008 X, Х2+4,38 10"5 X, Х2 Х4 У3=6,32-36,5 Х]+86,2 Х2+208,8 Х3+0,007 Х,-0,022 X, Х2-0,075 Х2 Х3

Таблица 4

Факторы Уровни факторов

-1 0 +1

Хг содержание укрупненного ВМ, % 5 12,5 20

Х2- содержание нихромового волокна, % 5 10 15

Х3- содержание укрупненного 2г02-7%У20з, % 5 10 15

Х3- средний диаметр частиц 2Ю2-7%У203, мкм 25 87,5 150

Анализ уравнений регрессии позволил определить количественный состав композиции с наиболее оптимальными свойствами (В"Ы-5%, N10 волокно-10%, укрупненный 2г02-7%У203 (с1ср=25мкм )-5%, активированный 2г02-7%У203 (ёср<2мкм) - остальное)

В пятой главе представлена разработанная нами опытно-

промышленная технология получения уплотнительного композиционного покрытия АПЦШ-1М на секторах статорной части ГТД Приведен необходимый перечень операций и их последовательность, параметры процесса подготовки и нанесения покрытия, а так же эскизы основной оснастки, участвующей в технологическом процессе Особенностью разработанной технологии является проведение прессования в два этапа "холодное" и горячее

Введение "холодного" прессования шликера позволило одновременно сформовать и обезводить нанесенный слой покрытия, а проведение в специально разработанной камере (рис.П) процесса горячего прессований покрытий в графитовой засыпке - сохранить форму и геометрию изделия (рис. 12).

1-нагреватель, 2-вставка с покрытием, 3-засьшка,4-прес-форма

Выводы

1. Разработана технология получения порошка оксида требуемой крупности в условиях непрерывного соосаждения гидроксидов с последующим замораживанием.

2. Разработана технология получения укрупненного порошка нитрида бора как компоненты уплотнительного покрытия.

3. Предложен способ и разработана технология армирования поверхности никелевых сплавов путем высокотемпературной напайки сетки с последующим креплением к верхним греблям скруток из ни хром о вой проволоки, концы которых ориентированы нормально к поверхности основы.

Рис.11. Камера горячей напрессовки покрытия АПЦШ-1М

Рис.!2. Внешний вид сектора с покрытием АГПДШ-1М

4 Проведен комплекс исследований по созданию уплотнительного покрытия 2г02-7%У20з-ВЫ на никелевом сплаве толщиной 2-3 мм из шликеров с последующим спеканием Было установлено, что образующееся растрескивание покрытия (фрагментация) и при отсутствии паяной армирующей сетки отслоение, не позволяют решить проблему получения качественного уплотнительного слоя на поверхности жаропрочных никелевых сплавов

5 Разработана технология подготовки шликера для нанесения уплотнительного слоя, сушки и горячего прессования (напрессовки) покрытия толщиной 2-3 мм на листовых образцах Разработанная технология позволяет вести процесс формования покрытия при температурах ниже 1100°С, что делает ее применимой для никелевых жаропрочных сплавов

6 Проведены комплексные исследования покрытий уплотнительного типа с использованием математического планирования эксперимента Полученные математические модели таких характеристик как термостойкость, износостойкость, жаростойкость

7 Определен оптимальный состав уплотнительного покрытия для никелевого сплава

- гг02-7%У20з (аср=25 мкм) - 5%,

- ВЫ (315-630 мкм) - 5%,

- нихромовое волокно (¿=0,3 мкм, /=3-5мм) - 10%,

- 2г02-7%У203 (менее 2 мкм, активированный) - остальное

8 Разработанная технология нанесения уплотнительного покрытия путем двух этапного прессования позволила получить толстослойные керамические покрытия без деформации основы сложной формы

9 Изготовлена опытная партия секторов (вставок) статорной части 1-ой ступени газовой турбины двигателя ПС-90А с композиционным покрытием АПЦШ-1М на основе 7г02-7%У20з толщиной 2мм, которая направлена для проведения опытных испытаний на стенде в составе ГТД в ОАО "Пермский моторный завод" (г Пермь)

10 Получены положительные решения по заявкам на изобретения, а именно на состав высокотемпературного композиционного материала для уплотнительного покрытия и способ его получения

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1 Галлямов Р Т, Обабков Н В Уплотнительные покрытия для газотурбинных двигателей // Вестник УГТУ-УПИ Современные технологии проблемы и решения - Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ - 2004 - №5(30) -С 36-43

2 Обабков Н В, Бекетов А Р, Шак А В, Галлямов Р Т Высокотемпературные защитные покрытия для титановых сплавов // Керамика и композиционные материалы Тез докл Всероссийской конф Сыктывкар, 2004 - С 125-126

3 Галлямов Р Т, Обабков Н В Стойкость уплотнительных покрытий на основе Z1O2-Y2O3+BN в условиях газоабразивного изнашивания // Науч труды IX отчетной конф мол ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ Сборник статей В 4 ч - Екатеринбург, 2005 - 43 - С 260-262

4 Галлямов Р Т , Обабков Н В Изучение процесса синтеза и измельчения порошков Zr02-Y203 // Демидовские чтения на Урале Тез докл науч форума - Екатеринбург, типография УрЦАО, 2006 — С 136-138

5 Галлямов Р Т , Обабков Н В Получение композиционного покрытия для радиального уплотнения ГТД // Современные техника и технологии Тез докл XII Междунар науч практ конф - Томск, изд-во ТПУ, 2006 -TIC 378-380

6 Галлямов Р Т, Обабков Н В Влияние концентраций циркония и аммиака при непрерывном осаждении гидрооксидов на свойства порошков // Проблемы теоретической и экспериментальной химии Тез докл XVI Росс науч конф - Екатеринбург, изд-во УРГУ, 2006 - С 144-145

7 Галлямов Р Т, Обабков Н В Исследование газоабразивной стойкости уплотнительных покрытий на основе керамики Zr02-7%Y203-BN // Новые огнеупоры - 2006 -№6 - С 43-46

8 Галлямов Р Т , Обабков Н В Получение и исследование жаростойкости уплотнительного покрытия на основе Zr02-7%Y203-BN для газотурбинных двигателей // XIV Туполевские чтения Тез докл Междунар науч конф -Казань, изд-во КГТУ -2006 - Т 1 -С 152-154

9 Галлямов Р Т., Тухтаров Д В, Обабков Н В. Исследования триботехнических характеристик композиционных уплотнительных покрытий на основе Zr02-7%Y203 для ГТД // Науч труды XI отчетной конф

мол ученных ГОУ ВПО УГТУ-УПИ Сборник статей в 3 ч - Екатеринбург, 2006 - 42-С 102-105

10 Положительное решение по заявке на изобретение 2005126778/02, РФ С23С20/00 Способ получения уплотнительного покрытия / Н В Обабков, Р Т Галлямов, А Р Бекетов и др Заявл 08 24 2005 Опубл 02 27 2007

11 Положительное решение по заявке на изобретение 2005126779/02, РФ С23С20/00 Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия / Н В Обабков, Р Т Галлямов, А Р Бекетов и др Заявл 08 24 2005 Опубл 02 27 2007.

Подписано в печать 25 04 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Офсетная печать Тираж 100 Заказ № 63

Ризография НИЧ УГТУ-УПИ 620002, г Екатеринбург, ул Мира 19

Введение

1. Уплотнение радиальных зазоров в ГТД. Требования к материалам и методы нанесения уплотнительного покрытия

1.1. Необходимость уплотнения радиальных зазоров в ГТД

1.1.1. Влияние изменения радиального зазора на характеристики ГТД

1.1.2. Регулирование радиального зазора путем создания специальных уплотнений

1.1.2.1. Современные системы уплотнений

1.1.2.2. Требования к уплотнительным материалам

1.1.2.3. Уплотнительные покрытия на основе металлических материалов

1.1.2.4. Уплотнительные покрытия на основе керамических материалов

1.2. Использование диоксида циркония в качестве материала покрытий

1.3. Синтез порошков стабилизированного диоксида циркония

1.4. Улучшение характеристик керамических покрытий путем армирования

1.5. Получение керамических покрытий на металлических подложках

2. Материалы для получения уплотнительных покрытий и методы их исследования

2.1. Методы исследования свойств порошков, материалов и покрытий

2.1.1. Определение насыпной плотности и плотности после утряски

2.1.2. Определение пикнометрической плотности

2.1.3. Определение текучести

2.1.4. Определение условной вязкости суспензии

2.2. Методы исследования уплотнительных материалов и покрытий

2.2.1. Исследование газоабразивной стойкости

2.2.2. Исследование триботехнических характеристик

2.2.3. Исследование жаростойкости

2.2.4. Измерение кажущейся пористости и плотности покрытий

2.2.5. Исследование термостойкости покрытий

2.3. Подготовка исходных материалов для получения уплотнительных покрытий

2.3.1. Получение порошков стабилизированного диоксида циркония

2.3.1.1. Получение укрупненных порошков

2.3.1.2. Влияние концентрации циркония и аммиака на свойства порошков

2.3.2. Механохимическое активирование порошков стабилизированного диоксида циркония

2.3.3. Получение укрупненного нитрида бора

2.3.4. Подготовка поверхности металлической подложки

2.3.4.1. Создание переходных слоев методом плазменного напыления

2.3.4.2. Отработка технологии крепления сетки к металлической подложке

3.Получение толстослойных керамических покрытий на основе 2г02-7%У

3.1. Покрытия на металлических подложках с предварительно нанесенным плазменным покрытием 2г02-7%У20з

3.2. Получение покрытий на металлических подложках, армированных сеткой

3.2.1. Формование покрытия методом шликерного литья и спеканием

3.2.1.1. Исследование влияния крупности дисперсных частиц и условий сушки покрытия на их качество

3.2.1.2. Исследование влияния влажности системы и дисперсности наполнителя на качество покрытия

3.2.2. Получение композиционных керамических покрытий из шликеров методом горячего прессования

4. Исследование свойств композиционных уплотнительных покрытий на основе 1г02-7%У

4.1. Определение пористости и плотности

4.2. Исследование газоабразивной стойкости

4.3. Исследование триботехнических характеристик композиционных-покрытий

4.4. Исследование жаростойкости покрытий

4.5. Оценка термостойкости покрытий

4.6. Построение регрессионных моделей характеристик уплотнительного покрытия

5. Опытно-промышленная технология получения уплотнительного композиционного покрытия на секторах статорной части ГТД

5.1. Армирование поверхности сектора

5.2. Подготовка шликера для нанесения уплотнительного покрытия

5.3. Формирование покрытия

5.3.1. Холодное прессование

5.3.2. Горячее прессование 126 Выводы 132 Список использованных источников 134 Приложение

Основной тенденцией развития авиационного двигателестроения является увеличение эффективности, надежности и ресурса газотурбинных двигателей (ГТД). Повышение экономичности ГТД напрямую связанно с уменьшением внутренних потерь и ростом параметров в цикле (давления и температуры газа перед турбиной). Современные ГТД проектируются на давление воздуха в 3 МПа и температуру газа перед турбиной ~ 2000°С [1]. Основным направлением в решении проблемы долговечности ГТД является разработка и применение качественно новых технологий. Практически большинство деталей горячего тракта ГТД не могут эксплуатироваться в течение заданного ресурса без надежных высокотемпературных покрытий. Это, прежде всего, жаростойкие покрытия типа (№, Со)-Сг-А1-У и термобарьерные многослойные покрытия - №-Сг-А1-У- Zr02-Y20з.

Одним из эффективных способов повышения экономичности и надежности ГТД является уменьшение радиальных зазоров в проточной части газовой турбины. Снижение концевых потерь в радиальном зазоре достигается использованием бандажа, легко истирающихся вставок, сотовых уплотнений, наряду с которыми актуальным является использование покрытий. При этом эффективное регулирование величины радиального зазора может быть достигнуто только с использованием толстослойных покрытий, для которых выбор состава материала остается открытым. Использование для уплотнения металлических материалов вряд ли целесообразно, так как в случае возникновении трения между материалом уплотнения и торцевой кромкой пера рабочей лопатки возможно образование очагов схватывания. Часто это приводит к нарушению режима работы двигателя и выходу его из строя. Из керамических материалов наибольший интерес для уплотнительных покрытий представляют оксиды металлов.

Основная трудность нанесения керамических покрытий на основе тугоплавких оксидов состоит в необходимости применения высоких температур, уровень которых, как правило, недопустим для металлических 5 основ. Основным методом, используемым в настоящее время для нанесения оксидной керамики на металлы без существенного нагрева основы, является плазменное напыление. Однако данный способ не позволяет наносить толстослойные (толщиной до 2 мм) покрытия, длительное время работающие в условиях термоциклирования. Таким образом, для дальнейшего прогресса в создании уплотнительных покрытий требуется использование принципиально новых подходов к технологии нанесения и выбору материалов покрытия.

Применение тех или иных способов нанесения качественных покрытий из оксидов предъявляет особые требования к исходным порошкам по химическому, фазовому, гранулометрическому составам и т.д. Последнее время в качестве материала покрытий для ГТД все больший интерес вызывает использование индивидуальных и смешанных оксидов, среди которых пристальное внимание уделяется диоксиду циркония. Традиционный метод получения стабилизированного диоксида циркония, основанный на спекании со стабилизирующей добавкой, последующим размолом и классификацией, не позволяет получить порошки с требуемой гомогенностью и чистотой. Данных недостатков лишен способ получения оксида путем совместного осаждения гидроксидов.

Для обеспечения требуемых функциональных свойств основного сплава с покрытием необходимо в условиях меняющихся температур согласовать свойства материалов покрытия и основы путем подбора состава покрытия. Особенно важно иметь оптимальное соотношение ингредиентов в покрытиях, которое наиболее полно удовлетворяет условиям эксплуатации изделия. Для уплотнительного покрытия основными воздействующими факторами являются: высокая температура, многократные теплосмены, коррозионная среда, газоабразивное и трибологическое воздействие.

Целью диссертационной работы является разработка эффективной технологии получения высокотемпературного композиционного покрытия уплотнительного назначения для газотурбинных двигателей. Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка состава и технологии получения уплотнительного покрытия на никелевых жаропрочных сплавах.

2. Разработка системы армирования уплотнительного покрытия на основе стабилизированного диоксида циркония.

3. Разработка технологии получения укрупненных порошков стабилизированного диоксида циркония и нитрида бора для армирования уплотнительных покрытий.

4. Разработка технологии подготовки активированного стабилизированного диоксида циркония для создания матрицы покрытия.

5. Разработка технологии модифицирования поверхности металлической подложки армированием.

6. Исследование характеристик покрытий в зависимости от содержания компонентов в композиционных уплотнительных покрытиях. Определение оптимального состава покрытия, который наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к высокотемпературным уплотнительным материалам.

7. Разработка опытно-промышленной технологии получения уплотнительного покрытия на секторах разрезного кольца 1 ступени ТВД авиационного двигателя ПС-90А.

выводы

1. Проведенный анализ литературных данных позволил определить основные направления исследований по созданию материала и технологии нанесения уплотнительного покрытия для ГТД. Это композиционные покрытия на основе оксидов 2г02-7%У203, наносимые из шликеров с последующим уплотнением методом горячего прессования (напрессовки).

2. Разработана технология получения порошка оксида 7г02-7%У203 требуемой крупности в условиях непрерывного соосаждения гидроксидов с последующим замораживанием.

3. Разработана технология получения укрупненного порошка нитрида бора как компоненты уплотнительного покрытия.

4. Предложен способ и разработана технология армирования поверхности никелевых сплавов путем высокотемпературной напайки сетки с последующим креплением к верхним гребням скруток из нихромовой проволоки, концы которых ориентированы нормально к поверхности основы.

5. Проведен комплекс исследований по созданию уплотнительного покрытия 2Ю2-7%У20з-ВК на никелевом сплаве толщиной 2-3 мм из шликеров с последующим спеканием. Было установлено, что образующееся растрескивание покрытия (фрагментация) и при отсутствии паяной армирующей сетки отслоение, не позволяют решить проблему получения качественного уплотнительного слоя на поверхности жаропрочных никелевых сплавов.

6. Разработана технология подготовки шликера для нанесения уплотнительного слоя, сушки и горячего прессования (напрессовки) покрытия толщиной 2-3 мм на листовых образцах. Разработанная технология позволяет вести процесс формования покрытия при температурах ниже 1100°С, что делает ее применимой для никелевых жаропрочных сплавов.

7. Проведены комплексные исследования покрытий уплотнительного. типа с использованием математического планирования эксперимента. Полученные математические модели таких характеристик как термостойкость, износостойкость, жаростойкость.

8. Определен оптимальный состав уплотнительного покрытия для никелевого сплава:

- гг02-7%У20з (с!Ср=25 мкм) - 5%;

-ВИ (315-630 мкм)-5%;

- нихромовое волокно ((1=0,3 мкм, /=3-5мм) - 10%;

- 7г02-7%У20з (менее 2 мкм, активированный) - остальное.

9. Разработанная технология нанесения уплотнительного покрытия путем двух этапного прессования позволила получить толстослойные керамические покрытия без деформации основы сложной формы.

10. Изготовлена опытная партия секторов (вставок) с композиционным покрытием АПЦШ-1М на основе 7г02-7%У203 толщиной 2мм. На ОАО "Пермский моторный завод" из секторов с данным покрытием собрано рабочее кольцо 1-й ступени ТВ Д. Кольцо установлено на двигатель ПС-90А для проведения длительных испытаний на стенде.

11. Получены положительные решения по заявкам на изобретения, на состав высокотемпературного композиционного материала для уплотнительного покрытия и способ его получения.

1. Модифицирование поверхностей деталей ГТД по условиям эксплуатации / B.C. Мухин, A.M. Смыслов, С.М. Боровский- М.: Машиностроение, 1995.-256 с.

2. Буглаев В.Т., Перевезенцев C.B., Карташов А.Л. Особенности использования сотовых уплотнений для радиальных зазоров в конструкциях газовых турбин // Изв. Акад. Пром. Экологии.- 2004.- №2.- С. 30-34.

3. Прокопец А.О., Ревзин Б.С. Поддержание малых радиальных зазоров в проточной части турбомашин ГТУ и диагностирование величин зазоров // Вестник УГТУ-УПИ.- 2004.- №2(32).- С. 290-294.

4. Ревзин Б.С. Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты.- М.: Недра, 1986.-215 с.

5. Киржнер P.A., Мамаев Б.И. Минимально допустимый радиальный зазор в турбине ГТД // Изв. Вузов. Авиационная техника.- 1989.- №3.- С. 52-56.

6. Холщевников К.В., Емин О.Н., Митрохин В.Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986.- 432 с.

7. Шимбоб Л.Т., Стефарт О.Л., Бил P.C. Разработка напыляемого керамического уплотнения для газовой турбины // Энергетические машины и установки. -1979.-Т.101. № 4.-С. 65-73.

8. Гарднер В.Б. Разработка фирмой Пратт-Уитни энергетически эффективного двигателя Е // Новое в зарубежном авиадвигателестроении. М.: ЦИАМ.- 1983.- №8.- С. 1-11.

9. Киржнер P.A., Мамаев Б.И. Обеспечение требуемых радиальных зазоров в турбине высокотемпературного ГТД на эксплуатационных режимах // Высокотемпературные газовые турбины двигателей летательных аппаратов,-Казань: КАИ.- 1987,- С. 94-99.

10. Буглаев В.Т., Карташов А.Л., Перевезенцев В.Т. Целесообразность непрерывного мониторинга для диагностирования радиальных зазоров впроточной части газовых турбин // Изв. Акад. Пром. Экологии.- 2005.- №1.-С. 15-19.

11. Горелов Ю.Г., Копылов И.С., Матвеева A.C. Комбинированный способ охлаждения бандажных полок рабочих лопаток высокотемпературных турбин // Изв. Вузов: Авиационная техника.- 1999.- №2.- С. 37-40.

12. Разработка элементов надроторного уплотнения из высокотемпературного композиционного материала SÎ3N4-BN / И.Ю. Келина, Н.И. Ершова, A.B. Аракчев // Новые огнеупоры.- 2004.- №2,- С. 38-43.

13. Буглаев В.Т., Перевезенцев C.B., Даниленко Д.В. Влияние конструктивных параметров сотового уплотнения на его аэродинамические характеристики // Справочно-Инженерный журнал.- 2003,- №9.- С.22-25.

14. Заградительное охлаждение периферии проточной части газовых турбин через сотовую поверхность / A.A. Апостолов, В.Т. Буглаев, В.Т. Перевезенцев //Изв. Акад. Пром. Экологии.- 2004.- №3.- С.27-30.

15. Порошковый жаропрочный материал: состав, технология и применение для повышения износостойкости лопаток турбин авиадвигателей Электронный ресурс.: УкрНИИспецсталь. Режим доступа: http: //ussi.nm.ru/pm coating blades.htm.

16. Филипов C.B. Моделирование процесса истечения порошкового припоя при изготовлении заготовок сотовых вставок уплотнений ГТД // Изв. Вузов: Авиационная техника.- 2005.- №2.- С. 65-67.

17. Тадля К.А. Разработка методов оценки коррозионного ресурса и средних рабочих температур в защитных металлических покрытиях лопаток газовых турбин: Дис. . канд. тех. наук.- Киев, 2004.

18. Галлямов Р.Т., Обабков Н.В. Уплотнительные покрытия для газотурбинных двигателей // Вестник УГТУ-УПИ. Современные технологии: проблемы и решения.- Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ.- 2004.- №5(30).-С. 36-43.

19. Текстура и фрикционные свойства защитного покрытия TiN-BN-Si3N4 / C.B. Емельянов, A.A. Миневич, А.Э. Чадеев // Защитные покрытия на металлах .-Киев: Наукова думка.-1990.- Вып.24.- С. 83-86.

20. Бекли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии,- М: Машиностроение, 1986. -360 с.

21. Микромеханические и фрикционные свойства многокомпонентных покрытий /A.B.Белый, Г.Д.Карпенко, С.Е.Емельянов // Порошковая металлургия.-1987.- № 11 .-С. 19-21.

22. Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов.- М: Наука, 1971.- 226с.

23. Порошковые композиции на основе железа и никеля для уплотнений газовых турбин / В.Ф. Лыкова, С.Т. Телевный, Р.П. Щеголева // Процессы и материалы порошковой металлургии.- М: Металлургия, 1985,- С. 45-51.

24. Уплотнительные материалы в газотурбинных двигателях / И.Д. Быков, Г.Л. Дубров, Э.В. Леховицер // Теория и практика газотермического нанесения покрытий.- Дмитров:- 1985.-Т.З.- С. 24-28.

25. Патент 93008105 РФ, С23С4/06. Название: композиционный уплотнительный материал для плазменного напыления на основе алюминия /

26. A.Н. Аржакин, В.В. Руцкин, А.З. Шарыпов. Заявл. 11.02.1993 93008105/02. Опубл. 20.04.1995.

27. Патент 1378414 РФ, С23С4/12. Композиционный материал для плазменного напыления покрытий и способ его получения/ Н.И. Латынин,

28. B.Н Пащенко, В.Н. Денисов.- Заявл. 03.07.1986, 4084470/02.- Опубл. 27.10.1996.

29. Мурашов А.П. Газотермическое напыление антифрикционных покрытий, содержащих графит // Пленки и покрытия 98: Труды 5-й междунар. конф. -СПб: Изд-во СПбГТУ, 1998.- С. 256-258.

30. Лесневский Л.Н., Трошин А.Е., Тюрин В.Н. Исследование процесса плазменного напыления покрытий типа «твердая смазка» на основе графита

31. Пленки и покрытия -2001: Труды 6-й междунар. конф. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2001,- С. 605-608.

32. Металлокерамический материал для радиального уплотнения высокотемпературных турбин / И.М.Федорченко, Н.А.Казанцева, Г.Л.Дубров // Порошковая металлургия.- 1969.- N3,- С. 90-95.

33. Плазменное и газопламенное нанесение уплотнительных покрытий Электронный ресурс.: Технологии. Режим доступа: http://www.salut.ni/techno weld.html.

34. Patent 3481715 US, B22f 7/04. Sealing member for high temperature applications and a process of producing the same / T.J.Whalen, L. Roy.- Publ. 02.12.69.

35. Порошковые покрытия уплотнительного назначения / Ж.И. Дэнеладзе, С.Т. Телевный, В.Н. Плечев // Сталь.- 1984.-№ 10.-С. 79-83.

36. Быков И.Д., Дубров Г.Л., Леховицер Э.В. Исследование уплотнительного покрытия АНБ // Теория и практика газотермического нанесения покрытий.- Дмитров: 1989.-Т.З.- С. 105-109.

37. Газотермические покрытия из композиционных порошков Ti-BN/ Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, Л.К. Шведова // Температуроустойчивые покрытия: Труды 11-го Всесоюзного совещания по жаростойким покрытиям.- Л: Наука.-1985.- С. 127-131.

38. Корреляция физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик уплотнительных покрытий/ Ю.Г. Лекарев, В.А. Барвинок, О.Т. Савельева // Теория и практика газотермического нанесения покрытий,-Дмитров: 1985.- Т.2.-С. 88-90.

39. Жаростойкость уплотнительных покрытий из композиционных порошков Ni-C, A1-BN / А.Л. Борисова, В.Н. Чиплик, Е.А. Емельянов // Защитные покрытия на металлах.- Киев: Наукова думка.-1986.- Вып.20.-С.69-71.

40. Китаев Ф.И., Лекарев Ю.Г. Особенности процесса плазменного напыления гранулированных механических смесей металл-твердая смазка // Физика и химия обработки материалов.-1984.- № 2.- С. 63-69.

41. Патент 2133297 РФ, С23С4/10. Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия / И.Н. Пирожков, А.Н. Аржакин-Заявл. 14.01.1998, 98100566/02.- Опубл. 20.07.1999.

42. Патент 93026830 РФ, С22С19/03. Композиционный материал для уплотнительного покрытия / В.Н. Денисов, И.Н. Пирожков, Н.Б. Махлай-Заявл. 26.05.1993, 93026830/02.- Опубл. 27.03.1997.

43. Clegg М.А., Mehta М.Н. NiCrAl/bentonite thermal spray powder for high temperature abrogable seals // Surface and coat, technol -988.-V.34,Nl.- P .69-77.

44. Разработки кафедры для промышленного использования Электронный ресурс.: Кафедра материаловедения и технологий новых материалов НГТУ. Режим доступа: http://www.nntu.ru/rus/fmt/raz6.htm.

45. Патент №1982760 Германия, С23П7/00.заяв.20.06.98.

46. Крагельский И.В. Трение и износ.- М.: Машиностроение, 1968.- 480 с.

47. Плотников Ю.П., Южаков В.А. Высокотемпературные антифрикционные материалы // Теория и практика газотермического нанесения покрытий.- Дмитров: 1985.-Т.З.- С. 68-79.

48. Семенов A.M., Кацура A.A. Высокотемпературное трение окисных керамик на основе корунда.- М: Наука, 1974.- 109 с.

49. Strangman Т.Е. Thermal Barrier Coatings for Turbine Airfoil // Thing Solid Films.- 1985.- V.127, №1/2.- P. 93-105.

50. Meitner P.L. Analysis of metal temperature and coolant flow with a termal-barier coating on a full-coverage-film-cooled turbine vane, NASA TR-1310, 1978.-P. 14.

51. Levine S.R., Miller R.A., Hodge P.E. Thermal barrier coatings for heat engine components // SAPE Quart.- 1980.-V.12, N.l.-P. 20-26.

52. Пат. №4247249. США. Turbine engine shroud // General Electric Co., Siemers, Paul А.- Заяв. 22.09.78.- Опубл. 27.01.81.

53. Пат. №4289446. США. Ceramic faced outer air seal for gas turbine engines // United Technologies, Wallence Matthewj.- Заявл. 27.06.1979.- Опубл. 15.09.81.

54. Пат. №4289447. США. Metal-ceramic turbine shroud and method of making the same // General Electric Co., Sterman, P. Albert, Jr. Gay et all.- Заяв. 12.10.1979.- Опубл. 15.09.81.

55. Пат. №2062115. Великобритания. Method of constructing A TURBINE SHROUD// General Electric Co.- Заяв. 12.10.1979,- Опубл. 27.01.81.

56. Пат. №3018620. ФРГ. MTU. 16.05.1980.

57. Development and evaluation of ceramic components for small gas turbine engine / K. Tanaka, M. Yoshida, T. Kubo // ASME TURBO'2000. 8-11 MAY. 2000.- Munich. Germany.

58. Пат. Франция №2465874. Rolls Royce. 30.06.1979.

59. Slincy H.E. Solid lubricant materials for high temperatures a review // Tribology Int.-1982.-V.15, N 15.-P.

60. Композиционные порошки Zr02-Y203-BN для уплотнительных покрытий ГТД / Э.И Денисова, Н.В. Обабков, А.Р. Бекетов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия.- 1999.- №1.- С. 72-74.

61. Викулин В.В., Курская И.Н. Конструкционный материал на основе реакционно-связанного нитрида кремния // Огнеупоры.- 1990.- №9. С. 13-19.

62. Самсонов Г.В. Неметаллические нитриды.- М.: Металлургия, 1969.-264 с.

63. Казаков B.K. Химия и физика нитридов.- Киев: Наук, думка, 1969.-178с.

64. Ершова Н.И., Келина И.Ю. Многослойные керамические изделия из композиционного материала нитрид кремния- нитрид бора // Огнеупоры и техническая керамика.- 1997.- №5.- С. 6-10.

65. Ершова Н.И., Келина И.Ю. Устойчивость керамики SÎ3N4-BN к длительному окислению, термоциклированию, воздействию высокотемпературного газового потока // Новые огнеупоры,- 2003.- №12.- С. 25-27.

66. Крижановский P.E., Штерн З.Ю. Теплофизические свойства неметаллических материалов.- JI.: Наука, 1973.- 336 с.

67. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов.-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1996.608 с.

68. Шевченко A.B., Рубан А.К., Дудник Е.В. Высокотехнологичная керамика на основе диоксида циркония // Огнеупоры и техническая керамика.- 2000,- №9.- С. 2-8.

69. Комоликов Ю.И. Высокопрочная керамика из диоксида циркония на основе тетрагональных твердых растворов: Дис. . канд. тех. наук.-Екатеринбург, 2002.- 145 с.

70. Заводинский В.Г. Исследование механизма фазовой стабильности диоксида циркония, легированного магнием и кальцием // Перспективные материалы.- 2005.- №2.- С. 5-9.

71. Барабашев В.И., Ткаченко Ю.Б. Анизотропия механических свойств керамики из диоксида циркония при изгибных испытаниях // Огнеупоры и техническая керамика.- 2003.- №10.- С. 2-5.

72. Высокоогнеупорные материалы из диоксида циркония / Д.С. Рутман, Ю.С.Торопов, С.Ю. Плинер, Ю.М. Полежаев.- М.: Металлургия, 1985,- 136 с.

73. Johner G., Schweitzer K.K. Flame rig Testing of thermal barrier coatings and correlation with engine resulting // Jour, of Vacuum Science and Technology.-1985. №3.- P. 1-26.

74. Stecura S. New Zr02-Y203 Plasma-Sprayed Coatings for Thermal Barrier Applications // Thin Solid Films.- 1987.- V. 150. № 1 .-P. 15-40.

75. Quadakkers W.J. Coating system development for future, high efficiency gas turbines // Ogolnopolska Konferencja "Korozja 2002: Problemy nowego tysiaclecia", 17-21 czerw., 2002,- Krakow.- P. 79-86.

76. Becher P.F., Rice R.W. at al. Factors in the degradation of ceramic coatings for turbine alloys // Thin Solid Films.- 1978.- 53, №1,- P. 225-232.

77. Дамбра К., Дорфман M. Термобарьерные покрытия: повышение тепловой защиты // Газотурбинные технологии,- 2002,-май-июнь.- С. 20-23.

78. Padture N.P, Gell М., Jordan Е.Н. Thermal Barrier Coating for Gas -Turbine Engine Applications // Science.- 2002.- V. 296.- P. 280-284.

79. Толокан Р.П., Наблоу Д.С., Брейди Д.Б. Крепление керамического покрытия к металлической подложке с помощью низкомодульной прокладки BRUNSBOND // Энергетические машины.- 1982.- т. 104, N3.- с. 44-52.

80. Ван Линсынь. Специальные керамики,- Китай: ЧПУ, 1994.- 525 с.

81. Артамонова О.В, Синтез нанокерамических материалов на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом индия: Дис. . канд. хим. наук.- Воронеж, 2004.- 140 с.

82. Порошковая металлургия и напыленные покрытия / В.Н. Анцифиров, Г.В. Бобров, JT.K. Дружинин,- М.: Металлургия, 1987.- 792 с.

83. Settu Т., Gobinathan R. Synthesis and characterization of Zr02 Y203 and Zr02 -Y203-Ce02 precursor powder // J. Eur.Ceram.Soc.- 1986,- N6,- P.1309-1318.

84. Стрекаловский В.Н., Полежаев Ю.М., Пальгуев С.Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения.-М.: Наука, 1987.- 160 с.

85. Верещагин В.Г. Получение тугоплавких соединений в плазме.- Киев.: Вища шк.,1987.- 200с.

86. Балкевич B.JI. Техническая керамика.- М.: Стройиздат, 1984.- 256 с.

87. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах.- М.: Химия, 2000.- 672 с.

88. Ritner M.N. Market analysis of nanostructured materials: new date // Proc. Of the Conf. on Fine, ultrafine and nano practicles new technologies, emerging applications and new markets.: Chicago, Illinois.: USA.- 2001. 14-17 Oct.- P.l-13.

89. Керамика из диоксида циркония / П.А. Витязь, И.Н. Ермоленко, И.Л. Федорова // Порошковая металлургия,- 1989.- №12.- С. 45-50.

90. David J., Clough. Zr02 powders for advanced and engeneering ceramics: Ceramic Engeneering and Science Preceding // The American Ceramic Soc.-1983.- V.9, №9/10.- P. 1244-1260.

91. Чусовитина T.B., Торопов Ю.С., Матвейчук Г.С. Использование концентрата иттрия для получения твердых электролитов на основе диоксида циркония // Огнеупоры.- 1990.- №5.- С. 14-17.

92. Ваесерман И.М. Химическое осаждение из растворов.- Л.: Химия, 1980.-208 с.

93. Colomban P. Chemical and sol-gel processes: the elaboration of ultrafine powders // J. Industrie Cermoque.- 1985.- №3,- P. 186-196.

94. Preparation of Monodispers Y-doped Zr02 powders / K. Uchigama, T. Ogihara, T. Jkemoto // J. Mater. Sci.- 1987.- №22.- P. 4343-4347.

95. Панова Т.И., Савченко Е.П., Рощина E.B. Сравнительная оценка методов получения частично стабилизированного диоксида циркония // ЖПХ.- 1990.-№1.- С. 100-105.

96. Рутман Д.С., Торопов Ю.С., Галкин Ю.М. Совершенствование технологии циркониевых изделий // Труды восточного института огнеупоров.- 1972.- Вып. 13.- С. 87-105.

97. Powder preparation and compaction behaviour of fine grained Y-TZP / Groot Zevert, Winnubst, Thennissen // J. Mater. Sci.- 1990,- V.25.- P.3449-3455.

98. Попов B.B. Образование дисперсных систем оксидов, оксигидроксидов, и гидроксидов элементов. М.: НИИТЭХИМ, 1991.-вып.7(309).- 79 с.

99. Chan K.S., Chauh G.K., Jaenicke S. Preparation of stable, high surface area zirconia//J.Mater. Sci. Lett.- 1994.- V.13.- P. 1579-1581.

100. Кадошникова H.B., Родичева Г.В. Изучение условий совместного осаждения алюминия и циркония из водных растворов // ЖНХ.-1989.- Т.34, Вып.2.- С. 316-318.

101. Ежова Ж.А., Родичева Г.В. и др. Изучение условий совместного осаждения гидроксидов иттрия и циркония аммиаком из водных растворов // ЖНХ.-1991.- Т.36, Вып.10.- С. 2494-2496.

102. Chang H.L., Shady P., Shih W.H. Effect of sodium on crystallite size and surface area of zirconia powders at elevated temperatures // J. Amer. Ceram. Soc.-2000.- V. 83, №8.-P. 2055-2061.

103. Zirconium oxide cristal phase: The role of the pH and time to attain the final pH for precipitation of the hydrous oxide / R. Srinivasan, M.B. Harris, F.S. Simpson // J. Mater. Res.- 1988.- V.3,№4.- P. 787-797.

104. Mechanical properties and fracture behavior of interfacial alumina scale on plasma sprayed thermal barrier coatings / J.A. Haynes, M.K. Ferber, W.D. Porter // Mat. High. Temp.- 1999.- V. 16, № 2.- P. 49-69.

105. Физическое металловедение : T.2. Фазовые превращения в металлах и сплавах с особыми физическими свойствами / Под. ред. Канна Р.У., Хаазена П.Т.- Пер. с англ.- М.: Металлургия, 1988.- С. 550-574.

106. Шиманский A.B. Физическая химия композиционных и керамических материалов Электронный ресурс. / Красноярский Гос. Универ. Режим доступа: http.V/la-istaH.lan.krasu.iu/EducatiorL/Lection/Keram/H/keramM.html.

107. Семченко Г.Д. Современные процессы в технологии керамики.-Харьков: НТУ «ХПИ», 2002.- 80 с.

108. Костиков В.И., Варенков А.Н.Композиционные материалы на основе алюминиевых сплавов, армированных углеродными волокнами.-М.:Интермет Инжениринг, 2000,- 446с.

109. Цыплаков О.Г. Конструирование изделий из композиционно -волокнистых материалов.- J1.: Машиностроение, 1984.- 140 с.

110. Конкин A.A. Углеродные и другие жаростойкие материалы.- М.: Химия, 1974.-375 с.

111. Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композиционные материалы. Механика и технология.- М.: Техносфера, 2004.- 408 с.

112. Ван Фо Фы Г.А. Теория армированых материалов с покрытиями.-Киев.: Наук, думка.- 1971.- 232 с.

113. Петелина Г.С., Светлова И.Л. Волокнистые композиционные материалы: Пер. с англ. Бокштейна С.З.- М.: Мир, 1965.- 284 с.

114. Перепелкин К.Е. Структура и свойства волокон.- М.: Химия, 1985.208 с.

115. Костиков В.И., Варенков А.Н. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы.- М.: Интермет Инжениринг, 2003.- 560с.

116. Новые материалы / В.Н.Анциферов, Ф.Ф.Бездушный, Л.Н.Белянчиков.- М.: МИСИС.- 2002.- 736 с.

117. Технология создания теплоэнергетических аппаратов из композитов / Г.В. Белов, В.М. Вацкевич, М.Д. Граменицкий.-М.: ИКЦ Академкнига, 2005.407 с.

118. Мулякаев Л.М. Защитные покрытия деталей газотурбинных двигателей // Технология металлов.- 2000.- №9 С. 23-35.

119. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении / Ю.С. Елисеев, Н.В. Абраимов, В.В. Крымов; Под ред. Н.В. Абраимова.-М.: Высшая школа, 1999.-256 с.

120. Фролов В.А., Рябенко Б.В., Викторенков Д.В. Технологические особенности применения плазменного напыления в производстве авиационных двигателей/ЛГехнология машиностроения.- 2003.-№5.- С. 39-42.

121. Advandes in high rate sputtering with magnetron-plasmatron processing and instrumentation / S. Schiller, U. Heising, K. Goedicke // Thin Solid Films.-1979.- V.64, №3.- P. 455-467.

122. Аппен A.A. Температуроустойчивые неорганические покрытия.- JI.: Наука, 1976.-296с.

123. Berndt С.С., Herman H. Failure during thermal cycling of plasma-sprayed thermal barrier coatings // Thing Solid Films.- 1983. -108.- №2.- P.427-437.

124. Хасуй A. Техника напыления.-М.: Машиностроение, 1975.-288c.

125. Пат. №4398866. США. "Avco". 24.06.81.

126. Пат. №2076475. Великобритания. "MTU". 24.05.1980.

127. Ромашин А.Г., Викулин В.В. Опыт создания термонапряженных керамических элементов горячей зоны газотурбинных двигателей // Огнеупоры и техническая керамика.- 2003.- N1.- с.25-32.

128. ГОСТ 19440-94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности / Межгосударственный стандарт.- Минск, 1996.

129. ГОСТ 25279-93. Порошки металлические. Определение плотности после утряски / Межгосударственный стандарт.- Минск, 1996.

130. Плаченов П.Г., Колосинцев С.Д. Порометрия.- JL: Химия, 1988.- 226с.

131. ГОСТ 20899-75. Порошки металлические. Метод определение текучести.- М.: Издательство стандартов, 1976.

132. ГОСТ 23201-78 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя.

133. ГОСТ 30480-97 Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость.

134. ГОСТ 9.312-89 Покрытия защитные. Методы определения жаростойкости.

135. ГОСТ 473.4-81 Изделия химически стойкие и термостойкие керамические. Метод определения кажущейся плотности и кажущейся пористости.

136. Изучение соосажденых смесей карбоната кальция с гидроокисью циркония / Ю.М.Галкин, Д.С.Рутман, Ю.С.Торопов // Неорганические материалы.- 1972. -Т.8,№11.- С. 1985-1989.

137. Князев И.В., Обабков Н.В., Бекетов А.Р. Влияние условий получения на крупность криогранулированных порошков оксидов циркония и гадолиния // Химическая технология.- 2000.- №10.- С. 10-13.

138. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.- М.: Наука, 1988.448 с.

139. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятности и ее инженерные приложения.- М.: Наука, 1988,- 287 с.

140. Комоликов Ю.И., Кащеев И.Д. Высокопрочная керамика на основе порошка диоксида циркония // Стекло и керамика.- 2002.-№ 6.-С. 11-15.

141. Авакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов.- Новосибирск: Наука, 1986.- 305 с.

142. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны.- М.: Металлургия, 1990.- 272 с.

143. Дешко Ю.И., Креймер М.Б., Крыхтин Г.С. Измельчение материалов в цементной промышленности.- М.: Стройиздат, 1966,- 269 с.

144. Иванов-Городов А.Н. Пути интенсификации размола материалов в шаровых мельницах.- М.:НИИЦемент, I960.- 32 с.

145. Ходаков Г.С. Физика измельчения,- М.: Наука, 1972.- 308 с.

146. Изучение шликерного литья керамики на основе стабилизированного Z1O2, полученного методом химического соосаждения / Ю.Е. Пивинский, A.A. Дижаба, В.И. Ульрих // Огнеупоры,- 1986,- № 1,- С. 24-28.

147. Галлямов Р.Т., Обабков Н.В. Изучение процесса синтеза и измельчения порошков Z1O2Y2O3 // Демидовские чтения на Урале: Тез. докл.-Екатеринбург, 2006.- С. 136-138.

148. О некоторых закономерностях получения суспензий, шликерного литья и спекания корундовых отливок / Ю.Е Пивинский, В.В. Моисеев, A.A. Дижаба//Огнеупоры.- 1986.- № 2,- С. 12-20.

149. Думанский A.B. Лофильность дисперсных систем,- Киев,: Изд-во АН УССР, I960,-212 с.

150. Пивинский Ю.Е, Трубицын М.А. Высококонцентрированные керамические вяжущие суспензии. Дисперсионная среда, стабилизация и вяжущие свойства // Огнеупоры.- 1987.- №2.- С. 9-14.

151. Горячее прессование турбостатного BN / И.Г. Кузнецова, Д.Н. Полубояринов, A.B. Федотов // Неорганические материалы.- 1975.- Т.11, №10.-С. 1778-1781.

152. Шьюмон П. Диффузия в твердых телах.- М.: Металлургия, 1966,- 199с.

153. Положительное решение по заявке на изобретение 2005126778/02, РФ С23С20/00. Способ получения уплотнительного покрытия / Н.В.Обабков, Р.Т. Галлямов, А.Р. Бекетов и др. Заявл. 08.24.2005. Опубл. 02.27.2007.

154. Положительное решение по заявке на изобретение 2005126779/02, РФ С23С20/00. Высокотемпературный композиционный материал для уплотнительного покрытия / Н.В.Обабков, Р.Т. Галлямов, А.Р. Бекетов и др. Заявл. 08.24.2005. Опубл. 02.27.2007.

155. Лексовский A.M., Усмонов Г.Х., Нарзулаев Г.Х. Микротрещины, повреждаемость и разрушение композиционных материалов // Физика имеханика разрушения композиционных материалов / Под ред.: А. М. Лексовкого. Л., 1986.-С. 69-89.

156. Галлямов Р.Т., Обабков Н.В. Стойкость уплотнительных покрытий на основе Z1O2-Y2O3+BN в условиях газоабразивного изнашивания // Научные труды IX отчетной конф. мол. ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: Сборник статей В 4 ч.- Екатеринбург, 2005.- 43.- С. 260-262.

157. Галлямов Р.Т., Обабков Н.В. Исследование газоабразивной стойкости уплотнительных покрытий на основе керамики Zr02-Y203-BN // Новые огнеупоры.- 2006,- № 6.- С. 43-46.

158. Савченко Н.Л., Кульков С.Н. Структуры, возникающие на поверхности, и механизмы износа керамики на основе диоксида циркония // Письма в ЖТФ.- 2004.- ТЗО.- №15.- С. 77-83

159. Зеленский В.Г., Щеголев Р.П., Зарубинский A.A. Спеченные уплотнительные материалы на основе легированных стальных порошков // Экспресс-информация / ЦНИИИиТЭИЧермет:- Изд-во Черметинформация. -1975.-Сер. 28.-№1.- 12 с.

160. Савченко Н.Л., Королев П.В., Мельников А.Г. Трение и износ трансформационно-упрочненых композитов с металлической и керамической матрицей // Трение и износ.- 2001.- Т22.- №3.- С. 322-331.

161. Не Y.J., Winnubst A.J.A., Burgraaf A.J. Grain size dependece of sliding wear in tetragonal zirconia polycrystals // J. Amer. Ceram. Soc.- 1996.- V.79.-№12.- P. 3090-3096.

162. Галлямов Р.Т. Обабков Н.В. Получение композиционного покрытия для радиального уплотнения ГТД // Современная техника и технологии: Тез. докл. XII Междунар. науч. практ. конф., март 2006.- Томск: изд-во ТПУ, 2006.- Т.1.- С. 378-380.

163. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука.- 1976,- 280 с.