Способ получения жаростойкого покрытия на лопатках газовых турбин

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для нанесения жаростойких или теплозащитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, в особенности газовых турбин авиадвигателей. Лопатки размещают в вакуумной камере, проводят подготовку их поверхности и осуществляют вакуумно-плазменное нанесение жаростойкого покрытия состава Cr 18-30%, Al 5-13%, Y 0,2-0,65%, Ni - остальное при подаче в вакуумную камеру установки бора, или смеси бора с азотом, или смеси бора с углеродом концентрацией, достаточной для образования в формируемом слое соответственно боридов или их комплексных соединений с металлами. Нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, С, B, W, V, Ti, Zr, которую каждый раз проводят до образования микро- или нанослоя, обеспечивая разделение всего жаростойкого слоя на микро- или нанослои, образованные как в результате имплантации ионов, так и в результате нанесения материала жаростойкого слоя без имплантации ионов. Обеспечивается повышение жаростойкости покрытия при одновременном повышении выносливости и циклической прочности лопаток. 14 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения жаростойких или теплозащитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, и в особенности газовых турбин авиадвигателей.

Газотурбинные установки и двигатели находят все более широкое применение в современной технике: двигатели самолетов и вертолетов, судовые газотурбинные двигатели, энергетические ГТУ и газоперекачивающие агрегаты. К основным деталям, определяющим надежность, экономичность и ресурс их работы, относятся рабочие лопатки турбины. Длительная эксплуатация лопаточного аппарата турбины возможна лишь при условии изготовления рабочих лопаток из жаропрочных сплавов на никелевой или кобальтовой основе. В процессе эксплуатации лопатки подвергаются воздействию повышенных механических нагрузок, высоких температур и агрессивных сред. Результатом такого комплексного воздействия на деталь является ее быстрый выход из строя, что не обеспечивает требуемого ресурса изделия в целом. Для решения проблемы повышения работоспособности лопаток турбины используются различные эффективные защитные покрытия [1. Химико-термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов / Н.В.Абраимов, Ю.С.Елисеев. - М.: Интермет Инжиниринг, 2001. - 622 с.]. Применяемые для защиты лопаток жаростойкие покрытия, при их достаточной стабильности в условиях эксплуатации, могут ощутимо снизить процессы разрушения основного материала детали и обеспечить ее работоспособность в условиях высоких температур.

Наиболее перспективными материалами, используемыми для формирования жаростойких покрытий, являются сплавы систем: Me-Cr-Al-Y, где Me - Ni, Co или их сочетание, а также сплавы, сочетающие Ni, Cr, Al, Si, Y, B. [2. Мубаяджан С.А.]. Применяются как однослойные [3. Патент США №4475503], так и двухслойные покрытия, например, с внешним слоем на основе алюминидов никеля [4. патент США №4080486].

Известен способ подготовки поверхности детали под нанесение многослойного покрытия на металлические изделия методом катодного распыления, включающий ионную очистку и/или модификацию поверхности изделия [5. Патент РФ №2228387. МПК С23С 14/06. Способ нанесения многослойного покрытия на металлические изделия. Опубл. 2004 г.]. Однако функциональным назначением ионно-имплантационной обработки поверхности в известном случае не является повышение жаростойкости покрытия.

Известен способ нанесения покрытия, при котором в вакууме наносят покрытие состава NiCrAlY, после чего проводят алитирование нанесенного покрытия [6. П.Т.Коломыцев. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. - М.: Машиностроение, 1991, с 146; Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1985, с.253-254].

Известен способ нанесения покрытия в вакууме, при котором в качестве материала покрытия используют состав NiCrAlY [7. Мубояджян С.А., Каблов Е.Н., Будиновский С.А. Вакуумно-плазменная технология получения защитных покрытий из сложнолегированных сплавов, МиТОМ. 1995, №2, с.15-18].

Известны также способы защиты лопаток газовых турбин алитированием поверхности пера с предварительным нанесением слоя из никелевых сплавов или металлов платиновой группы [Например, 8. Высокотемпературные материалы и покрытия для газовых турбин / Абраимов Н.В. - М.: Машиностроение, 1993, - с.336], Полученные композиции на основе алюминидов никеля или никеля и платины обладают необходимым комплексом физико-химических свойств в контакте с жаропрочными сплавами для обеспечения работоспособности рабочих лопаток турбин в области высоких температур. Известен также следующий способ получения жаростойкого покрытия [9. Патент РФ №1658652, МПК С23С 14/00. Способ получения комбинированного жаростойкого покрытия. опубл. 2000 г.]. Известный способ получения комбинированного жаростойкого покрытия предусматривает осаждение в вакууме внутреннего слоя покрытия из сплава на основе никеля, содержащего кобальт, хром, алюминий и редкоземельный элемент, последующее осаждение внешнего слоя покрытия из сплава на основе алюминия, содержащего в качестве легирующей добавки никель, при содержании в каждом из слоев алюминия в количестве 20-80 г/м2 и толщине внутреннего слоя покрытия 30-100 мкм и последующий вакуумный отжиг.

Недостатком известных способов нанесения жаростойких покрытий является интенсивный диффузионный обмен между жаростойким слоем и основным материалом детали, приводящий к снижению эксплуатационных свойств лопаток турбин ГТД и ГТУ.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения жаростойкого покрытия на лопатках турбомашин, включающий размещение лопаток в вакуумной камере установки, подготовку поверхности лопатки под нанесение покрытия и вакуумно-плазменное нанесение жаростойкого покрытия [10. Патент РФ №2228969, МПК С23С 28/00, публ.20.05.2004].

Основным недостатком прототипа является низкая жаростойкость и недостаточная выносливость и циклическая прочность, т.е. параметры, которые необходимо обеспечивать при эксплуатации лопаток газотурбинных двигателей и установок.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение жаростойкости покрытия при одновременном повышении выносливости и циклической прочности деталей с защитными покрытиями.

Технический результат достигается тем, что в способе получения жаростойкого покрытия на лопатках турбомашин, включающем размещение лопаток в вакуумной камере установки, подготовку поверхности лопатки под нанесение покрытия и вакуумно-плазменное нанесение жаростойкого покрытия, в отличие от прототипа нанесение жаростойкого слоя покрытия проводят при подаче в вакуумную камеру установки бора, или смеси бора с азотом, или смеси бора с углеродом концентрацией, достаточной для образования в формируемом слое соответственно боридов или их комплексных соединений с металлами, обеспечивающих торможение диффузионных процессов в покрытии при эксплуатации лопатки, причем в качестве материала жаростойкого покрытия используют сплав состава: Cr - 22,5% до 30%, Al - 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное, а нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, C,B, W, V, Ti, Zr или их сочетанием, которую каждый раз проводят до образования микро- или нанослоя, обеспечивая разделение всего жаростойкого слоя на микро- или нанослои, образованные как в результате имплантации ионов, так и в результате нанесения материала жаростойкого покрытия без имплантации ионов.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения жаростойкого покрытия на лопатках турбомашин подготовку поверхности лопатки под нанесение покрытия ведут ионно-плазменным методом с последующей ионно-имплантационной обработкой ионами одного или нескольких элементов N, Pd, Ag, Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения жаростойкого покрытия на лопатках турбомашин перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм, а нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, V, W, Cr, Ti, Zr, обеспечивающей формирование интерметаллидов и/или карбидов, при этом толщина жаростойкого слоя составляет от 10 мкм до 70 мкм, а количество микро- или нанослоев в жаростойком слое составляет от 3 до 1500, а нанесение дополнительных слоев покрытия осуществляют вакуумными ионно-плазменными методами, или магнетронными методами, или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения жаростойкого покрытия на лопатках турбомашин ионную имплантацию проводят при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 1010 до 5·1020 ион/см2, а после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме не хуже 10-3 мм рт.ст. в течение от 2 до 5 часов при температуре от 950°С до 1050°С.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения жаростойкого покрытия на лопатках турбомашин после нанесения жаростойкого слоя газотермическим, и/или ионно-плазменным, и/или магнетронным, и/или электронно-лучевым методом наносят керамический слой толщиной от 20 до 300 мкм состава Y2O3 - 5..9% вес, ZrO2 - остальное, затем лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течении от 2 до 5 часов в вакууме от 10-3 до 10-4 мм рт.ст., а перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1-2,0 мкм.

Для оценки стойкости лопаток газовых турбин с жаростойкими покрытиями, полученными по известному [9. Патент РФ №1658652. МПК С23С 14/00. Способ получения комбинированного жаростойкого покрытия. опубл. 2000 г.] и предлагаемому способам были проведены следующие испытания. Режимы и условия нанесения покрытий на образцы из кобальтовых и никелевых сплавов (ЦНК-7, ЦНК-21, FSX-414, ЖС-6, ЖС-6У, ЭИ-893, U-5000) приведены в таблице 1.

Табл.1
№ Группы образцов Ионы, имплантируемые в основу Ионы, имплантируемые в покрытие Жаростойкий слой Дополнительный слой на поверхности лопатки Дополнительный слой на жаростойком слое
1 2 3 5 6 7
(Известный способ) Co - 20%, Cr - 30%, Al - 13%, Y - 0,6%, Ni - ост.
1 Nb Y+Pt Cr - 18%, Al - 5%, Y- 0,2%, Ni - ост. Nb, толщ. 0,1 мкм Nb, толщ. 0,1 мкм
2 Yb Y+Cr
3 Yb+Nb Y+Cr Pt, толщ. 0,1 мкм
4 Pt Nb
5 Y Nb Cr - 30%, Al - 13%, Y - 0,65%, Ni - ост. Nb+Pt, толщ. 0,5 мкм Nb, толщ. 2,0 мкм
6 Y+Pt Yb
7 Y+Cr Yb Nb, толщ. 2,0 мкм Cr, толщ. 0,1 мкм
8 Y+Cr Pt
9 Hf+Nb Y Cr - 22%, Al - 11%, Y - 0,5%, Ni - ост. Pt, толщ. 0,1 мкм Pt+Cr, толщ. 2,0 мкм
10 La+Nb+Y Cr+Si
11 Yb+Nb Yb+Nb Cr, толщ. 0,1 мкм Nb+Cr, толщ. 2,0 мкм
12 Si+Cr Hf+Nb
13 Y Y Cr - 24%, Al - 8%, Y - 0,4% Ni - ост. Pt+Cr, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 2,0 мкм
14 Pt Nb
15 Cr+Si Pt Pt, толщ. 2,0 мкм Nb+Pt, толщ. 0,5 мкм
16 Nb Cr+Si
17 La Hf Cr - 26%, Al -10%, Y - 0,3%, Ni - ост. Cr, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 0,1 мкм
18 La La
19 Yb+Nb Yb Nb+Cr, толщ. 2,0 мкм Cr, толщ. 2,0 мкм
20 Yb Yb
21 N Hf Cr - 24%, Al -8%, Y - 0,4%, Ni - ост. Ag+Pd, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 0,1 мкм
22 La La
23 Yb+Nb Yb Nb+Cr, толщ. 2,0 мкм Ag+Pd, толщ. 2,0 мкм
24 Yb Yb
25 N Hf Cr - 26%, Al -10%, Y - 0,3%, Ni - ост. Ag+Pd, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 0,1 мкм
26 La La
27 Yb+Nb Yb Nb+Cr, толщ. 1,0 мкм Pt+Pd, толщ. 1,0 мкм
28 N Yb
29 N N Cr - 26%, Al -10%, Y - 0,3%, Ni - ост. Ag+Pd, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 0,1 мкм
30 La С
31 Yb+Nb В Nb+Cr, толщ. 1,0 мкм Pt+Pd, толщ. 1,0 мкм
32 N W
33 N C+B Cr - 24%, Al -8%, Y - 0,4%, Ni - ост. Ag+Pd, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 0,1 мкм
34 La C+W
35 Yb+Nb N+Ti Nb+Cr, толщ. 2,0 мкм Ag+Pd, толщ. 2,0 мкм
36 Yb Ti
37 La Hf+Zr Cr - 26%, Al -10%, Y - 0,3%, Ni - ост. Cr, толщ. 2,0 мкм Pt, толщ. 0,1 мкм
38 La В
39 Yb+Nb C+Ti Nb+Cr, толщ. 2,0 мкм Cr, толщ.2,0 мкм
40 Yb B+W

Режимы обработки образцов и нанесения покрытия: ионная имплантация (ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, C, B, W, Ti, Zr или их сочетанием) при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 1010 до 5·1020 ион/см2. Материал дополнительных слоев и схема их чередования - согласно таблицы 1. Толщины слоев составляли: по способу-прототипу жаростойкий слой - толщиной от 10 мкм до 70 мкм. При формировании по предлагаемому способу толщина жаростойкого слоя составляла от 10 мкм до 70 мкм, а количество микро- или нанослоев в жаростойком слое составляло от 3 до 1500 (3; 12; 250; 1000; 1500).

При подаче в вакуумную камеру установки бора, или смеси бора с азотом, или смеси бора с углеродом концентрацией, достаточной для образования в формируемом слое соответственно боридов или их комплексных соединений с металлами, при нанесении покрытия были получены простые и комплексные соединения металлов с бором Ме-В, с бором и углеродом Ме-ВС, с бором и азотом Me-BN, где Me - Сr, Al, Y, Ni, CrAl, CrAlY, A1Y Ni, Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Ag, W, V, Ti, Zr, TiZr, AlTiZr, AlTi, AlZr, NbPtYb, HfAgWV, CrAlYV, В - бор, N - азот, С - углерод.

Были также проведены испытания на выносливость и циклическую прочность образцов из никелевых и кобальтовых сплавов ЦНК-7, ЦНК-21, FSX-414, ЖС-6, ЖС-6У, ЭИ-893, U-5000 в условиях высоких температур (при 870- 950°С) на воздухе. В результате проведенных испытаний было установлено следующее: условный предел выносливости (σ-1) лопаток составляет:

1) по известному способу - никелевые сплавы в среднем 240-250 МПа, кобальтовые - 230-240 МПа;

2) по предлагаемому способу никелевые сплавы в среднем 280-295 МПа, кобальтовые - 265-275МПа (таблица 2);

Табл.2
№группы образцов Никелевые сплавы, МПа Кобальтовые сплавы, МПа
1 2 3
1 270-295 250-260
2 280-300 250-260
3 270-295 250-275
4 275-290 250-265
5 270-290 250-275
6 275-290 250-275
7 260-290 250-260
8 270-290 250-270
9 270-290 250-275
10 265-290 250-265
11 265-290 250-270
12 280-300 250-275
13 280-295 250-260
14 275-290 250-270
15 265-290 250-270
16 265-290 240-275
17 280-295 250-275
18 270-290 250-260
19 270-290 250-275
20 280-300 250-260
21 270-290 250-270
22 270-290 240-275
23 265-290 250-275
24 280-300 250-260
25 270-295 250-275
26 280-295 240-275
27 270-290 250-275
28 270-290 250-260
29 270-295 250-280
30 275-295 250-270
31 270-285 240-270
32 260-280 255-265
33 270-290 250-270
34 270-295 240-275
35 265-290 250-270
36 280-300 250-265
37 265-295 250-270
38 280-295 240-275
39 270-295 250-270
40 265-290 250-265

Изотермическая жаростойкость покрытий оценивалась на образцах диаметром d=10 мм и длиной 1=30 мм. Образцы покрытиями помещались в тигли и выдерживались на воздухе при температуре Т=1200°С. Жаростойкость покрытий оценивалась по характерному времени (τ) до появления первых очагов газовой коррозии или других дефектов, которые определялись путем визуального осмотра через каждые 50 часов испытаний при температуре 1200°С. Взвешивание образцов вместе с окалиной производилось через 500 и 1000 ч испытаний, при этом определялась величина удельного прироста массы образца на единицу его поверхности по сравнению с исходным весом ΔР, г/м. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Табл.3
№группы образцов Циклическая жаростойкость, цикл. Изотермическая жаростойкость,
τ, ч ΔР, г/м2
500 ч 1000 ч
1 2 3 4 5
0 500 350 5,7 10,3
1 950 700 4,6 8,7
2 750 800 6,6 10,7
3 900 650 5,8 9.7
4 950 750 4,9 9,6
5 900 700 4,8 8,8
6 900 850 5,4 9,1
7 950 650 6,3 10,5
8 900 600 4,9 8,8
9 850 700 6,1 10,2
10 900 700 4,9 8,9
11 950 800 4,3 8,6
12 800 650 5,5 9,1
13 750 600 5,8 10,3
14 850 800 4,7 9,7
15 850 650 4,4 8,6
16 900 600 5,4 9,1
17 950 700 4,9 9,9
18 850 650 4,4 8,6
19 900 600 5,5 9,1
20 900 800 5,4 9.7
21 750 600 4,8 8,6
22 850 800 5,2 9,1
23 900 650 4,4 8,6
24 950 600 5.4 9,1
25 800 700 5,6 9,7
26 900 700 5,4 9,7
27 750 800 5,8 10,1
28 850 650 4,5 9,8
29 900 700 4,4 9,1
30 850 650 4,4 8,8
31 850 700 5.8 9,4
32 850 650 5,4 9,6
33 750 600 4,8 8,5
34 850 800 5,2 9,3
35 900 650 4,4 8,4
36 950 600 5,4 9,7
37 850 650 4,4 9,2
38 900 700 5,8 9,9
39 750 800 5,3 10,2
40 900 650 4,5 9,3

Повышение жаростойкости покрытий и предела выносливости лопаток из никелевых и кобальтовых сплавов с покрытиями (таблицы 2 и 3) указывает на то, что при применении следующих вариантов нанесения жаростойкого покрытия на лопатки газовых турбин: размещение лопаток в вакуумной камере установки; подготовка поверхности лопатки под нанесение покрытия и вакуумно-плазменное нанесение жаростойкого покрытия; нанесение жаростойкого слоя покрытия проводят при подаче в вакуумную камеру установки бора, или смеси бора с азотом, или смеси бора с углеродом концентрацией, достаточной для образования в формируемом слое соответственно боридов или их комплексных соединений с металлами, обеспечивающих торможение диффузионных процессов в покрытии при эксплуатации лопатки; в качестве материала жаростойкого покрытия используют сплав состава: Cr - 22,5% до 30%, Аl - 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное; нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, C, B, W, V, Ti, Zr, которую каждый раз проводят до образования микро- или нанослоя, обеспечивая разделение всего жаростойкого слоя на микро- или нанослои, образованные как в результате имплантации ионов, так и в результате нанесения материала жаростойкого покрытия без имплантации ионов; подготовка поверхности лопатки под нанесение покрытия ионно-плазменным методом с последующей ионно-имплантационной обработкой ионами одного или нескольких элементов N, Pd, Ag, Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si; дополнительное нанесение, перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм; чередование нанесения жаростойкого слоя с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, V, W, Cr, Ti, Zr, обеспечивающим формирование их интерметаллидов и/или карбидов; использование толщины жаростойкого слоя от 10 мкм до 70 мкм, а количества микро- или нанослоев в жаростойком слое от 3 до 1500; нанесение дополнительных слоев покрытия вакуумными ионно-плазменными методами, или магнетронными методами, или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме; проведение ионной имплантации при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 1010 до 5·1020 ион/см2; проведение после нанесения покрытия его диффузионного отжига в вакууме не хуже 10-3 мм рт.ст. в течение от 2 до 5 часов, при температуре от 950°С до 1050°С; нанесение, после нанесения жаростойкого слоя, газотермическим, или ионно-плазменным, или магнетронным, или электронно-лучевым методом керамического слоя толщиной от 20 до 300 мкм состава Y2O3 - 5…9% вес, ZrO2 - остальное; отжиг при температуре 1000 -1050°С в течение от 2 до 5 часов в вакууме от 10-3 до 10-4 мм рт.ст. лопатки с нанесенными слоями; нанесение, перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя, слоя одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм - позволяют достичь технического результата заявляемого изобретения - повышения жаростойкости покрытия при одновременном повышении выносливости, циклической прочности и жаропрочности деталей с защитными покрытиями. Повышение жаропрочности покрытий и деталей с покрытиями связано, в частности, с применением методов пассивного и активного методов насыщения покрытия легирующими компонентами, формированием мультислойной структуры покрытия и образованием в покрытии боридов, карбобороидов и нитробороидов металлов, а также интерметаллидов их комплексных соединений с металлами.

1. Способ получения жаростойкого покрытия на лопатках газовых турбин, включающий размещение лопаток в вакуумной камере установки, подготовку поверхности лопатки под нанесение покрытия и вакуумно-плазменное нанесение жаростойкого покрытия, отличающийся тем, что нанесение жаростойкого слоя покрытия проводят при подаче в вакуумную камеру установки бора, или смеси бора с азотом, или смеси бора с углеродом, концентрацией, достаточной для образования в формируемом слое соответственно боридов или их комплексных соединений с металлами, обеспечивающих торможение диффузионных процессов в покрытии при эксплуатации лопатки, причем в качестве материала жаростойкого покрытия используют сплав состава: Cr 22,5-30%, А1 5-13%, Y 0,2-0,65%, Ni - остальное, а нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, С, B, W, V, Ti, Zr, которую каждый раз проводят до образования микро- или нанослоя, обеспечивая разделение всего жаростойкого слоя на микро- или нанослои, образованные как в результате имплантации ионов, так и в результате нанесения материала жаростойкого слоя без имплантации ионов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку поверхности лопатки под нанесение покрытия ведут ионно-плазменным методом с последующей ионно-имплантационной обработкой ионами одного или нескольких элементов N, Pd, Ag, Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами одного или нескольких элементов Nb, V, W, Cr, Ti, Zr, обеспечивающей формирование интерметаллидов и/или карбидов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина жаростойкого слоя составляет от 10 мкм до 70 мкм, а количество микро- или нанослоев в жаростойком слое составляет от 3 до 1500.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что нанесение дополнительных слоев покрытия осуществляют вакуумными ионно-плазменными методами или магнетронными методами или электроннолучевым испарением и конденсацией в вакууме.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что ионную имплантацию проводят при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 1010 до 5·1020 ион/см2.

8. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме не хуже 10-3 мм рт.ст. в течение от 2 ч до 5 ч при температуре от 950°С до 1050°С.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме не хуже 10-3 мм рт.ст. в течение от 2 ч до 5 ч при температуре от 950°С до 1050°С.

10. Способ по любому из пп.1-6 или 9, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого слоя газотермическим, или ионно-плазменным, или магнетронным, или электронно-лучевым методом наносят керамический слой толщиной от 20 до 300 мкм состава Y2O3 - 5-9 вес.%, ZrO2 - остальное, затем лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течение от 2 ч до 5 ч в вакууме от 10-3 до 10-4 мм рт.ст.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого слоя газотермическим, или ионно-плазменным, или магнетронным, или электронно-лучевым методом наносят керамический слой толщиной от 20 мкм до 300 мкм состава Y2O3 - 5-9 вес.%, ZrO2 - остальное, затем лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течение от 2 ч до 5 ч в вакууме от 10-3 до 10-4 мм рт.ст.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого слоя газотермическим, или ионно-плазменным, или магнетронным, или электронно-лучевым методом наносят керамический слой толщиной от 20 мкм до 300 мкм состава Y2O3 - 5-9 вес.%, ZrO2 - остальное, затем лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течение от 2 ч до 5 ч в вакууме от 10-3 до 10-4 мм рт.ст.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм.

14. Способ по любому из пп.11 и 12, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм.

15. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой одного или нескольких металлов Nb, Pt, Pd, Ag, Cr толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к способам обработки деталей системы конверсии углеводородов и может быть использовано при обработке различных компонентов реакторных систем, например труб печей, корпусов реакторов и т.д.
Изобретение относится к способу получения износостойкого композиционного наноструктурированного покрытия, обеспечивающего высокую твердость и износостойкость поверхности деталей и узлов пар трения, работающих в особо жестких условиях эксплуатации.

Изобретение относится к деталям, работающим в коррозионной атмосфере и при температурах, которые могут превышать 1300°С, в частности к деталям газовых турбин. .

Изобретение относится к производству частиц полупроводниковых материалов. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения теплозащитных износостойких покрытий. .

Изобретение относится к покрытиям для защиты от износа металлических конструктивных элементов машин. .

Изобретение относится к средствам для персональной защиты. .

Изобретение относится к детали газотурбинного двигателя, термобарьерному покрытию (варианты) и способу защиты деталей от повреждений, связанных с воздействием песка.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам нанесения жаростойких покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, в частности газовых турбин авиадвигателей.

Изобретение относится к микро- и наноэлектронике, к технологии изготовления наноструктур размером <30 нм при травлении через резистивную маску с высоким аспектным отношением.

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

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам ионной обработки поверхности деталей из конструкционных сталей 30ХГСН2А. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к термомагнитной обработке магнитомягких материалов. .
Изобретение относится к способу поверхностного упрочнения твердосплавного инструмента на основе карбида вольфрама. .
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к методам нанесения защитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин. .

Изобретение относится к способу и устройству получения поверхностей трения с газодинамическими канавками и может найти использование в машиностроении при производстве колец бесконтактных торцовых уплотнений перекачивающих компрессоров, упорных подпятников и подшипников, работающих на газовой смазке.

Изобретение относится к металлургии, в частности к радиационному материаловедению. .
Изобретение относится к способу получения износоустойчивых металлических поверхностей. .
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для нанесения жаростойких или теплозащитных покрытий на лопатки энергетических и транспортных турбин, в особенности, газовых турбин авиадвигателей

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

Наверх