Многослойное жаростойкое покрытие с градиентом алюминия по толщине


 


Владельцы патента RU 2437962:

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) (RU)

Изобретение относится к защитным покрытиям термонагруженных деталей газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания. Технический результат изобретения заключается в повышении коррозионной стойкости. Многослойное жаростойкое покрытие выполнено с градиентом алюминия по толщине. Покрытие состоит из чередующихся слоев толщиной от 0,1 до 3 мкм, каждый из которых содержит никель, хром, алюминий, иттрий, при этом число слоев составляет от 10 до 100. Каждый последующий слой, начиная с поверхности образца, имеет концентрацию алюминия выше чем в предыдущем слое. Первый от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 4%, никель - 70,7%, хром - 25%, иттрий - 0,3%, а последний от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 12%, никель - 66,7%, хром - 21%, иттрий - 0,3%. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к материалам, служащим в качестве защитных покрытий термонагруженных деталей газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания.

Известны жаростойкие покрытия на основе металла (металл: кобальт, железо, никель или их сплавы), содержащие хром, алюминий, иттрий, получаемые вакуумно-плазменными методами (Hunt С.d'A. Пат. 3798055 (США). Vapor deposition process. - Опубл. 19.03.74). Недостатком этих покрытий является низкая стабильность и долговечность при высоких температурах.

Наиболее близким, принятым за прототип, является многослойное теплозащитное (жаростойкое) покрытие с градиентом алюминия по толщине, выполненное на основе никеля, хрома, алюминия и иттрия, причем покрытие выполнено из чередующихся слоев толщиной 0,8 мкм, каждый из которых содержит никель, хром, алюминий и иттрий, при этом число слоев составляет 76 (SU 1512173 A1, кл. C23C 14/00, 27.09.1996). Основным недостатком этого покрытия является снижение его защитных свойств в процессе эксплуатации. Покрытие состоит из сплава NiCrAlY. Основным элементом, обеспечивающим защиту от коррозии, в покрытии служит алюминий, образующий пассивирующий слой Al2O3. Максимальное содержание алюминия в этом сплаве может составлять 12%, при его дальнейшем увеличение будет происходить охрупчивание материала покрытия. В процессе эксплуатации под действием высоких температур (700-1200°С) происходит диффузия алюминия из покрытия (изначальное содержание алюминия - 12%) в материал образца (изначальное содержанием алюминия - 4%), концентрация алюминия в покрытии снижается, а следовательно, снижается коррозионная стойкость, уменьшается ресурс работы покрытия.

Предложено многослойное жаростойкое покрытие с градиентом алюминия по толщине, отличающееся тем, что оно состоит из чередующихся слоев толщиной от 0,1 до 3 мкм, число слоев в покрытии составляет от 10 до 100, содержание алюминия в слоях меняется по толщине покрытия от 4% у подложки, до 12% на поверхности. Первый от поверхности образца слой покрытия содержит: алюминий - 4%, никель - 70,7%, хром - 25%, иттрий - 0,3%. Последний от поверхности образца слой покрытия содержит: алюминий - 12%, никель - 66,7%, хром - 21%, иттрий - 0,3%.

Предлагаемое покрытие обладает длительной коррозионной стойкостью, которая достигается тем, что концентрация алюминия меняется плавно по толщине покрытия, в этом случае процессы диффузии алюминия из покрытия в образец замедляются и сохраняется максимальная концентрация алюминия на поверхности покрытия в течение многих часов работы образца при высоких температурах (700-1200°С). Испытания показали, что ресурс работы лопаток турбин с использованием многослойного жаростойкого покрытия с градиентом алюминия по толщине в 3 раза выше чем у лопаток с покрытием-прототипом.

Предлагаемое покрытие наносится в вакууме методом катодного распыления с двух магнетронов. Мишень одного магнетрона состоит из сплава NiCrY, мишень второго магнетрона - из алюминия. Концентрация алюминия в каждом слое регулируется физическими параметрами разряда.

1. Многослойное жаростойкое покрытие с градиентом алюминия по толщине отличающееся тем, что каждый последующий слой, начиная с поверхности образца, имеет концентрацию алюминия выше предыдущего: первый от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 4%, никель - 70,7%, хром - 25%, иттрий - 0,3%, а последний от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 12%, никель - 66,7%, хром - 21%, иттрий - 0,3%.

2. Жаростойкое покрытие по п.1, отличающееся тем, что оно состоит из чередующихся слоев толщиной от 0,1 до 3 мкм, каждый из которых содержит никель, хром, алюминий, иттрий, при этом число слоев составляет от 10 до 100.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к прецизионной металлургии износостойких сплавов для получения функциональных покрытий, работающих в экстремальных условиях эксплуатации. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаростойкому покрытию с градиентом хрома по профилю пера лопатки. .
Изобретение относится к получению износостойких тугоплавких покрытий и может быть использовано в машиностроительной и добывающей промышленности, в инструментальном и ремонтном производствах для упрочнения поверхности инструмента и пар трения.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к нанесению покрытий на лопатки компрессора газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. .
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. .
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. .
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. .

Изобретение относится к способам формирования сверхтвердых аморфных углеродных покрытий в вакууме и может быть использовано для улучшения эксплуатационных характеристик различных видов инструментов, применяемых для металлообработки, деталей узлов трения, а также в качестве сигнального покрытия, используемого для анализа степени износа.
Изобретение относится к получению покрытий на основе сложных нитридов и может быть использовано в горнодобывающей, нефтяной и машиностроительной промышленности для нанесения покрытий на инструменты, клапаны, эксцентрики, втулки и т.д.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к методам образования защитных покрытий на деталях, подверженных механическим нагрузкам, высоким температурам, воздействию агрессивной рабочей среды
Изобретение относится к металлургии и машиностроению, а именно к обработке режущего инструмента

Изобретение относится к трибологии в масляной среде и используется в автомобильных двигателях

Изобретение относится к способу получения изделий из материала на основе титана с покрытием, представляющих собой полусферическую головку медицинской полусферической фрезы

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для нанесения теплозащитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, в особенности газовых турбин авиадвигателей

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения жаростойких покрытий или теплозащитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, и, в особенности, газовых турбин авиадвигателей
Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться для повышения эксплуатационных свойств деталей горячего тракта газовой турбины авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей: сопловых лопаток, в том числе сегментов соплового аппарата, изготовленных из никелевых и кобальтовых сплавов
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к износостойким термостойким покрытиям, нанесенным на детали машин
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к износостойким термостойким покрытиям на деталях машин
Наверх