Исследование жаростойкого диффузионного покрытия на лопатках газотурбинных двигателей из жаропрочного никелевого сплава

Об авторах:

Ачимов Андрей Александрович, начальник технологического бюро цеха № 35, Тюменские моторостроители; andrew.achimov@gmail.com

Толмачев Игорь Михайлович, ведущий инженер лаборатории ремонтных технологий ПИИ ОАО «Газтурбосервис» (Тюмень)
Удовиченко Сергей Юрьевич, доктор физико-математических наук, профессор кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; научный руководитель лаборатории мемристорных материалов, Центр природовдохновленного инжиниринга, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; udotgu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3583-7081

Аннотация:

Шликерным методом создано термодиффузионное хромалюминидное покрытие лопаток газовых турбин. Покрытие обеспечивает защиту от высокотемпературного окисления и сульфидной коррозии наружной поверхности пера и внутренней полости лопаток в ДЖ-59 и ДГ-90 газотурбинных двигателях 2-го и 3-го поколений, работающих при температуре, соответственно, не выше 870^o и 1070^oС. После термической обработки с помощью рентгеновской спектрометрии измерены распределения концентраций легирующих элементов никеля и хрома в покрытии и теле лопатки. Развита диффузионная модель распределения элементов в переходной зоне лопатка-покрытие и во внешней зоне покрытия. Аналитические выражения для пространственного распределения легирующих элементов дают возможность оптимизировать состав покрытия с целью повышения его эффективности. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными и могут быть использованы для определения ресурса лопатки при ее эксплуатации в условиях циклических тепловых нагрузок.

Список литературы:

1. Коломыцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. М.: Металлургия, 1979. 272 с.

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

3. Мубояджян С.А., Лесников В.П., Кузнецов В.П. Комплексные защитные покрытия турбинных лопаток авиационных ГТД. Екатеринбург: Квист, 2008. 208 с.

4. Тамарин Ю.А. Жаростойкие диффузионные покрытия лопаток ГТД. М.: Машиностроение, 1978. 133 с.

5. Коломыцев П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. М.: Металлургия, 1991. 236 с.

6. Мубояджян С.А., Будиновский С.А., Терехова В.В. Ионно-плазменные диффузионные алюминидные покрытия лопаток газовых турбин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. № 1. С.14-21.

7. Бокштейн Б. С., Ярославцев А. Б. Диффузия атомов и ионов в твердых телах. М.: МИСИС, 2005. 362 с.

8. Герцрикен С.Д., Дехтяр И.Я. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе. М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1960. 564 с.

9. Зайцев Н.А., Логунов А.В., Шатульский А.А., Шмотин Ю.Н. Разработка методики расчета состава жаростойких покрытий на лопатки ГТД из жаропрочных никелевых сплавов // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии. 2011. № 1 (19). С. 96-103.

10. Зайцев Н.А., Логунов А.В., Самойленко В.М., Шатульский А.А. Прогнозирование ресурса комплекса «жаропрочный сплав — жаростойкое покрытие» на основе оценки структурной стабильности // Вестник Московского государственного открытого университета. 2012. № 2 (8). С. 5-17.

11. Vasilenok, L.B., Kablov, E.N., Razumovskii, I.M. Nickel self-deffusion along grain bounderies in nial intermetallic compound // Doklady Akademii Nauk. 1998. V. 360. № 5.

Pp. 622-625.

12. Кислицын А.А., Косырев Ф.К., Морящев С.Ф. Оптимизация параметров процесса закалки стали излучением СО2-лазера // Физика и химия обработки металлов. 1984.

№1. С.94-98.