Electrometallurgy Today, 2014, №01



2014 №01 (03)

2014 №01 (05)

---

Современная электрометаллургия, 2014, #1, 28-36 pages

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ГРАДИЕНТНЫХ ТЕРМОБАРЬЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ

К. Ю. Яковчук¹, Ю. Э. Рудой², Л. М. Нероденко¹, А. В. Микитчик¹, В. А. Акрымов³

¹Государственное предприятие «Международный центр электронно-лучевых технологий ИЭС им. Е.О.Патона НАН Украины». 03150, г. Киев, ул. Горького, 68. E-mail: yakovchuk@paton-icebt.kiev.ua
²Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
03150, Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua3Государственное предприятие Научно-производственный комплекс газотурбостроения «Заря»-«Машпроект». 54018, г. Николаев, пр. Октябрьский, 42-а. E-mail: presz@zorya.com.ua
 
 
Abstract
Проведен сравнительный анализ структуры и свойств конденсационных термобарьерных покрытий, полученных электронно-лучевым способом по традиционной многоступенчатой технологии, а также градиентных покрытий, осажденных по одностадийной технологии. Показано, что термоциклическая долговечность на воздухе при 400 Л Л1100 °С градиентных термобарьерных покрытий СДП-3А/AlCr/ZrO2Д8 % Y2O3 и СДП-6/AlCr/ZrO2-8 % Y2O3 на жаропрочном сплаве ЧС88У-ВИ составляет 900...1100 одночасовых циклов, что в 1,5-2,0 раза превышает среднее значение долговечности стандартных двухслойных покрытий СДП-3А/ZrO2Д8 % Y2O3. Установлено, что толщина слоя окалины на основе Al2O3 после 500 ч изотермического отжига на воздухе при 1100 °С в градиентных термобарьерных покрытиях СДП-3А/AlCr/ZrO2Д8 % Y2O3 и СДП-6/AlCr/ZrO2Д8 % Y2O3 однородна и составляет около 5 мкм, в стандартных покрытиях характеризуется неоднородностью при толщине около 10 мкм. Ширина обедненной алюминием зоны в связующем слое не превышает 5 мкм. В стандартных покрытиях слой окалины характеризуется неоднородностью при толщине 10 мкм; ширине обедненной зоны примерно 15...20 мкм. Библиогр. 13, табл. 2, ил. 8.
 
 
Keywords: электронно-лучевое испарение и конденсация в вакуум; градиентные термобарьерные покрытия; никелевый жаропрочный сплав ЧС-88; жаростойкий металлический связующий слой Co(Ni)CrAlY; термически выращенный оксид a-Al2O3; внешний керамический слой ZrO2-8 % Y2O3; термоциклические и изотермический испытания; диффузия элементов; долговечность покрытия
 
 
Received:                21.10.13
Published:               17.02.14
 
 
References
1. Levi C. G. Emerging materials and processes for thermal barrier systems // Curr. Opin. Sol.State Mater. Sci. - 2004. - 8. - P. 77-91.
2. Mechanisms controlling the durability of thermal barrier coatings / A. G. Evans, D. R. Mumm, J. W. Hutchinson et al.// Prog. Mater. Sci. - 2001. - № 46. - P. 505-553.
3. Будиновский С. А., Мубояджан С. А., Гаямов Л. М. Современное состояние и основные тенденции развития высокотемпературных теплозащитных покрытий для рабочих лопаток турбин авиационных ГТД // Авиац. пром-сть. - 2008. - № 4. - С. 33-37.
4. Cyclic oxidation behavior of an EB-PVD CoCrAlY coating influenced by substrate/coating interdiffusion / T. Liang, H.Guo, H. Peng, S. Gong // Chin. J. Аeronaut. - 2012. - 25. - P. 796-803.
5. Liang T., Guo H., Peng H. Precipitation phases in the nickel-based superalloy DZ125 with YSZ/CoCrAlY thermal barrier coating // J. Аlloy Сomp. - 2011. - 509. - P.8542-8548.
6. Долговечность конденсационных ТЗП на современном жаропрочном никелевом сплаве / И. С. Малашенко, А.Н. Шелковой, В. В. Грабин и др.// Пробл. спец. электрометаллургии. - 2000. - № 1. - С. 23-34.
7. Pat. 6.669.989 B2 USA, МПК. C 23 C 16/00. Method for producing by evaporation a functionally graded coating with an a outer ceramic layer on a metal substrate / B.A. Movchan, L.M.Nerodenko, Yu.E. Rudoy. - Publ. 30.12.2003.
8. Яковчук К. Ю., Рудой Ю. Э. Одностадийная электронно-лучевая технология осаждения термобарьерных градиентных покрытий // Современ. электрометаллургия. - 2003. - № 2. - C. 10-16.
9. Movchan B. A., Yakovchuk K. Yu. Graded thermal barrier coatings, deposited by EB-PVD // Surf. Сoat. Тechnol.Е 2004. - 188-189. - P. 85-92.
10. А. с. 1827397 СССР, МПК С 23 С 14/00, 14/02. Способ получения жаростойкого композиционного покрытия для лопаток газовой турбины / А. И. Рыбников, И. С. Малашенко, А. А. Рабинович и др. - Опубл. 07.11.1993, Бюл. № 26.
11. Schaeffer J.S. The effect of alumina phase transformation of thermal barrier coating durability // Proc. of TBC Interagency Coordination Committee. - 1997. - P. 99-108.
12. Influence of electron beam physical vapor deposited thermal barrier coating microstructure on thermal cyclic oxidation conditions / C. Leyens, V. Schultz, B. A. Pint et al. // Surf. Сoat. Тechnol. - 1992. – 120-121. - P. 68-76.
13. Influence of high-temperature creep stress on growth of thermally grown oxide in thermal barrier coatings / D. Seo, K.Ogawa, Y. Nakao et al. // Surf. Сoat. Тechnol. - 2009. - 203. - P. 1979-1983.