Покрытие

.ЯЯЗЬЙПКТЕНТНО. ТЕХВЧЕСЫЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 11 ЬЛ 40-1 ГЗАТЕ пореиш ДельтонКрутенат 57) Изобретение относится гнеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ПОКРЫТИЕ Изобретение относится к огнеупорной промьппленности, преимущественно к покрытиям для защиты конструкции из сплавов на основе никеля и кобальта.Целью изобретения является повышение стойкости.Перед нанесением на иэделие супер- сплава на основе никеля и кобальта поверхность вначале тщательно очищают от загрязнений, жира и других посторонних примесей, после чего подвергают пескоструйной обработке абразивным материалом, Покрытие наносят путем осаждения из паров, образующихся из нагретого до соответствующей температуры расплава осаждаемого материала, в вакуумной камере при 1 О ф Тор или более низком давлении, Исходный сигнал, расплавляемый и ис.,801505441 А упорной промышленности, преимущественно к покрытиям для защиты конструкции из сплавов на основе М и Со.С целью повышения стойкости покрытиядля защиты конструкции из сплавов наоснове И 1 и Со от воздействия высокихтемператур, состоящего иэ слоя металлического связующего, содержащего Сг, Нили Со, и слоя двуокиси циркония, стабилизированной оксидом магния, металлический связующий слой его дополнительно содержит алюминий ииттрий и имеет состав, мас.Е: хром20-5; алюминий 12-15; иттрий 0,20,75; никель или кобальт остальное.Образцы с покрытием выдерживают6000-8000 циклов. паряемыи с помощью электронноголучаимеет примерно тот же химическийсостав, что и конечное покрытие. Перед началом осаждения иэделия предпочтительно нагревают в течениео5-6 мин до 954+28 С и эту температуру поддерживают далее в процессе нанесения покрытия. Продолжительность осаждения может меняться, но контролируется таким образом, чтобы получаемое покрытие имело толщину 0,08- 0,18 мм. После нанесения покрытия следует охлаждение до температуры ниже 538 С в неокислительной атмосфере. После нанесения покрытия иэделия могут быть подвергнуты дополнительной термообработке в течение 1 ч при01037+14 С в вакууме для обеспечения более прочной связи покрытия с мате 1505441риалом основы и облегчения последующей дробеструйной нагартовки.Покрытые изделия могут быть подвергнуты дробеструйной обработкесухими стеклянными шариками диаметром 0,18-0,28 или интенсивностью,эквивалентной 19 Н. После этого иэделия могут быть подвергнуты термообработке в течение 4 ч при 1080+14 С в 1 Оатмосфере сухого аргона, водородаили в вакууме и затем охлаждены взащитной атмосфере со скоростью,эквивалентной скорости при естественном охлаждении в воздухе. Обработанные таким образом изделия имеют покрытие толщиной (без учета диффузионной зоны) 0,08-0,18 мм.П р и м е р 1 , На образцы дляиспытаний при высоких температурах 0из материала МАК-М 509 (содержащего,мас7.: никель 10; хром 23,5; кобальт55; вольфрам 7; тантал 3,5; титан0,2; углерод 0,6; цирконий 0,5) наносили покрытия из известной и предлагаемой композиций. В первом случаеиспользовали связующее покрытие,включающее 80 мас.7 никеля, 20 мас.7.хрома и 5 мас.7. алюминия, во втором -связующее покрытие, содержащее 25 30мас.7. хрома, 15 мас.7. алюминия,0,2 мас.7. иттрия и остальное никельИ в том и в другом случае толщинаЪ.покрытия составляла примерно 0,13 мм,и наносилось оно путем напыления изпаровой фазы. СтабилизированныеАокисью магния слои Хг 0 толщиной0,26 мм наносили на основу со связующим покрытием с помощью плазменногораспыления. Образцы с нанесенным на 40них покрытием подвергали циклическимиспытаниям при высокой температуре,в ходе которых их нагревали в течение5 мин до 1010 С в установке за счетсжигания ракетного топлива и затемохлаждали в течение 1 мин за счетпродувки воздуха. Продолжительностьодного цикла составляла 6 мин, За1 ч проводилось 10 цикловВ образцах с известным покрытием примерно507, связующего покрытия отслаивалосьпосле 2000 циклов (через 200 ч). Вобразцах с предлагаемым покрытием менее 507, образцов разрушалось после6000 циклов (600 ч). Следует отметить,5что в образцах с известным покрытиемнаблюдалось заметное окисление обнакающегося после отслаивания материала связующего покрытия. В некоторых случаях происходило окисление иобнажающегося материала основы. В образцах с предлагаемым покрытием окисления не наблюдалось; связующее покрытие у них было значительно более стойким к окислению.П р и м е р 2. На лопатки турбины из кобальтового суперсплава МАК-М 509 наносили известное и предлагаемое покрытия и испытывали их в серийной газовой турбине. В образцах с известным покрытием связующее покрытие содержало, мас.7: И 20; Сг 24; А 1 15; Со остальное, В образцах с предлагаемым покрытием связующее покрытие имело тот же состав, но содержало дополнительно 0,75 мас.7. иттрияИ в том и в другом случае толщина связующего покрытия составляла примерно 0,13 мм, Для нанесения на лопатки турбин обоих типов покрытия из двуокиси циркония, стабилизированной окисью магния, толщиной около 0,38 мм испольэовали плазменное напыление. Лопатки с нанесенным покрытием монтировали в серийную турбину и подвергали стандартным испытаниям в жестких условиях. Через каждые 1000 циклов турбину частично разбирали для осмотра лопаток. В лопатках с известным покрытием существенное разрушение керамического материала наблюдалось уже менее чем через 1000 циклов, тогда как в лопатках с предлагаемым покрытием значительное разрушение керамического материала происходило только после более 2000 циклов.П р и м е р 3. На образцы для высокотемпературных испытаний из МАК-М 200+НЕ (состав,мас. : Сг 9; Со 10; Ы 12; С 1 1; Т 2; А 1 5; В 0,015; НГ 2; И 1 остальное) наносили покрытия с известным и предлагаемым связующимипокрытиями. Известное покрытие содержало 20 мас.7 Сг, 10 мас.7. А 1, остальное Со. Предлагаемое покрытие имело тот же состав, но содержало дополнительно 6 мас.7. У, Оба покрытия наносили путем плазменного напыпения. Поверх металлического связующего покрытия путем плазменного напыления наносили покрытие из двуокиси циркония, стабилизированной окисью магния (20 7. МяО; 807. ЕгО), Толщина металлического связующего покрытия составляла примерно0,13 мм толщина керамического покры,тия - около 0,25 мм. Покрытые таким образом образцы испьтывали в высоко- температурном устройстве, в котором их нагревали в течение 5 мин до 982 С, после чего охлаждали 1 мин путем продувания воздуха, вследствие чего в них возникали термические напряжения. Образцы с предлагаемым покрытием 10 выдерживали около 7000 циклов (после чего наблюдалось существенное отслаивание керамического слоя), Образцы с известным покрытием обнаруживали существенное отслаивание уже примерно 15 после 2000 циклон.1П р и м е р 4. На образцы для высокотемпературных испытаний иэ МАК-М 200 + НЕ(того же состава, что и в примере 3) наносили покрытие с 20 двумя различными типами связующего покрытия, Первое покрытие (известное) содержало 18 мас. . Сг; 13 мас.Е А 1 остальное Со, Второе покрытие (предлагаемое) имело тот же состав, что и 25 первое, но содержало дополнительно 7 мас, , У,Оба покрытия наносили путем плазменного напылени , 11 оверх металли,еских связующих покрытий путем плазменного напыления ца.:осили цокрытие из двуокиси циркония, стабилизированной окисью магния (23. М;О;77 гО). Толщина металлического связующего покрытия равна примерно 0,13 мм, а толщина керамического покрытия 030 мм. Покрытые таким образом образцы испытывали в высоко- температурном устройстве, в котором их нагревали в течение 5 мин доо010 С, после чего охлаждали в течение 1 мин путем продувания воздуха, вследствие чего в них возникали термические напряжения. Образцы с предлагаемым покрытием выдерживали около 8000 циклов (после чего наблюдалось существенное отслаивание керамического покрытия). В образцах с известным покрытием существенное отслаивание наблюдалось уже примерно после 2500 циклов.50П р и м е р 5, На лопасти газовой турбины, изготовленные из материала МАК- М 200, наносили два типа покрытий такого же состава, как и в примере,2. Лопасти имели внутреннее воздушное охлаждение, Снабженные термопарами лопасти монтировали в газовую турбину вместе с крыльями из МАК-М 200 с покрытием иэ никеля, кобаьта хрома, алюминия и иттрия того же состава, что и в примерецо беэ керамического покрытия. В ходс ускоренных испытан й было устацонлецо что средняя тмпература ., пас -тей с керамическим покрытием бьсаопримерно ца 83 С ниже, чем лопастей,це содержавших керамического покрытия,Такое снижение температуры способствует увеличению срока ,лужбы лоастей. Лопас.ти : покрь.тием ,э никеля , кобальта, хрома, алюминия ииттрия беэ керамическогс покрытия обнаруживали су-;есвеццое окислениепокрытия после 3000 шклов, В лопастях с кера "ическим покрытие; и связующим покрытием из никеля, коба.;ьта,хрома и алюминия цаблюдалос существенное отслаивание керамическогопокрытия после примерно 2000 циклови по"еря защитчых свойств в результате проникновения через покрытие после примерно 4000 полных циклов, Лопасти с керамическим покрь;теем исвязующим покрытием иэ никеля кобальта, хрома, алюминия и игтрия практически не разрушались после 10000 циклов, после чего испытания прекращали, Таким образом, снижение температуры благодаря керамическомупокрытию способствует п вььяению стойкости к окислению, так как скорс стьокисления зависит от температуры.П р и м е р 6. Панель с покры -тием иэ 67,5 мас.кобальта, 20 мас, .хрома, 12 мас.% алюминия, 0,5 мас. иттрия, 17 мас.l двуокиси циркония,стабилизированной окисью магния, притолщине покрытий 0022 и 0,035 смподвергали выдержке при 980 С, послечего проводили двухмин,тцое охлаждение при комнатной температуре. Прииспытании после 100 циклов бьна обнаружена удовлетворительная адгеэияпокрытия к сплаву, служившему субстратом. Образцы с покрытием выдержали около 7000 циклов,Формула изобретенияПокрытие для защиты конструкции из сплавов на основе никеля и кобальта от воздействия высоких температур, состоящее из слоя металлическогосвязующег о, содержащего хром, никель или кобальт, и слоя двуокиси циркония, стабилизированной оксидом магния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,1505441 Редактор И.Рыбченко Заказ 5271 58 Тираж 591 ПодписноеВЙЪЙЙ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 с целью повышения стойкости, металлический связующий слой дополнительносодержит алюминий и иттрий и имеетсостав, мас.Еф Хром 20-25 Алюминий 12-15 Иттрий 0,2-0,75 Никель или кобальт Остальное Составитель А.КулабуховаТехред И.Иоргентал Корректор О.Кравцова