Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113866 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, № 4. — С. 64-65. — англ., укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-113866 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1138662017-02-19T21:52:04Z Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії Аерокосмічні технології 2006 Article Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, № 4. — С. 64-65. — англ., укр. 1815-2066 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113866 uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Аерокосмічні технології Аерокосмічні технології |
| spellingShingle |
Аерокосмічні технології Аерокосмічні технології Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| format |
Article |
| title |
Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| title_short |
Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| title_full |
Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| title_fullStr |
Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| title_full_unstemmed |
Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| title_sort |
перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Аерокосмічні технології |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113866 |
| citation_txt |
Перспективні функціональні градієнтні покриття для аерокосмічної та газотурбінної індустрії // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, № 4. — С. 64-65. — англ., укр. |
| first_indexed |
2025-07-08T06:34:56Z |
| last_indexed |
2025-07-08T06:34:56Z |
| _version_ |
1837059538951340032 |
| fulltext |
64
AEROSPACE
SCIENCE AND INNOVATION. № 4, 2006
Description
Electron beam technology and equipment are developed
for one$stage deposition of functional graded coatings with
the use of a composite ceramic ingot for evaporation. This
technology allows replacing the flat interface between metal
and ceramic layers with a graded transition zone and
achieving good adhesion of the coating to the substrate.
The composite ingot incorporates the program of eva$
poration and deposition of a graded coating, embodied in
composition, shapes and sizes, of the respective inserts, num$
ber of them, and also in arrangement of them inside of the
basic ingot. Inserts determine composition, structure, and
properties of a graded coating at all levels including transi$
tion zones and coating layers.
Innovative Aspect and Main Advantages
As compared to traditional multi$stages technologies of
protective coating deposition, this technology allows to
achieve higher reproducibility level of composition, struc$
ture, and lifetime of the functional graded coatings.
Due to using only one EB$PVD unit and reducing
number of stages, total cost of one$stage EB$PVD deposi$
tion process is at least 2 times smaller than that of tradi$
tional multistage technological processes of protective
coating deposition.
Graded thermal$barrier coatings (NiAl/YSZ, NiCo$
CrAlY/AlCr/YSZ) with about 250 μm thickness allow to
increase gas turbine engine gas temperature up to 100 °C
maintaining the same temperature of the cooling blade sur$
face. Outer ceramic YSZ layer has low level of thermal
conductivity of about 1.2 W/m·K and reliable adhesion
strength with bond coat (more than 100 MPa). Thermal$
cyclic lifetime of graded TBC is about 1.8–2 times higher
in comparison with traditional TBC.
Graded hard erosion$resistant coatings (TiN$based,
TiC$based) of 15–25 μm thickness that deposited with
high deposition rate (up to 1 μm/min) can increase the
erosion resistance up to 15–30 times as compared to steel
substrate.
Graded hard damping coatings (Sn$Cr$MgO) with
thickness of about 25–50 μm allow to increase by several
times the damping capability and erosion resistance of Ti$ba$
sed articles with 25 % improvementI wI of fatigue resistance.
Areas of Application
– Gas turbine blades and vanes;
– Hot parts of aerospace technique;
– Compressor steel and titanium blades.
Stage of Development
Patented and tested, available for demonstration.
Contact Details
International Center for Electron Beam Technologies of
E. O. Paton Electric Welding Institute of NASU
Contact person: Kostyantyn Yakovchuk
68, Gorky str., Kiev$150, 03150, Ukraine
Tel.: 044 289$2176
Fax: 044 287$3166
EMmail: yakovchuk@paton$icebt.kiev.ua
http://www.paton$icebt.kiev.ua
ADVANCED ONEMSTAGE EBMPVD COATINGS
FOR AEROSPACE AND GASMTURBINE APPLICATIONS
Fig. 1. Composite ceramic ingot
Fig. 2. Graded thermal barrier coating NiAl/YSZ microstructure
65НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 4, 2006
АЕРОКОСМІЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ
Огляд пропозиції
Електронно$променева технологія та обладнання для
одностадійного нанесення функціональних градієнтних
покриттів із використанням композиційного кераміч$
ного зливку для випаровування. Ця технологія дозволяє
замінити пласку межу розділу метал/кераміка на гра$
дієнтну перехідну зону і забезпечити добру адгезію по$
криття до підкладки. Композиційний зливок містить
програму випаровування та осадження градієнтного по$
криття, втілену у формі, розмірах та кількості відповід$
них вставок, їх складу та взаєморозташування всереди$
ні зливку$основи. Вставки у зливку визначають склад,
структуру і властивості покриття на всіх рівнях, вклю$
чаючи градієнтні перехідні зони та шари покриття.
Інноваційний аспект та основні переваги
Ця технологія має більш високий ступінь відтворюва$
ності складу, структури та довговічності градієнтних
покриттів у порівнянні із традиційною багатоступінча$
тою технологією. Вартість одностадійного електронно$
променевого процесу осадження щонайменше в 2 рази
нижча у порівнянні з традиційними технологічними
процесами нанесення захисних покриттів завдяки ви$
користанню тільки однієї електронно$променевої уста$
новки та усуненню з процесу багатоступеневого циклу.
Градієнтні термобар'єрні покриття (NiAl/YSZ,
NiCoCrAlY/AlCr/YSZ) із товщиною приблизно 250 мкм
підвищують температуру газу на вході у газотурбінний
двигун на 100 °С, не змінюючи при цьому поверхневу
температуру охолоджуваної лопатки газотурбінного дви$
гуна. Зовнішній керамічний шар із стабілізованого діо$
ксиду цирконію має низький рівень теплопровідності
(приблизно 1,2 Вт/м·К) і надійний адгезійний зв'язок
із зв'язуючим металевим шаром (більше ніж 100 МПа).
Термоциклічна довговічність градієнтного термобар'єр$
ного покриття у 1,8–2 рази вище, ніж у традиційних
термобар'єрних покриттів.
Градієнтні ерозійностійкі покриття (на основі TiN
та TiC) товщиною 15–25 мкм, нанесені із високою швид$
кістю конденсації (більше, ніж 1 мкм/хв) можуть про$
тистояти ерозії у 15–30 разів краще у порівнянні зі
стальною підкладкою.
Градієнтні тверді демпфіруючі покриття (Sn$Cr$
MgO) із товщиною приблизно 25–50 мкм дозволяють у
декілька разів підвищити демпфіруючу здатність та еро$
зійну стійкість виробів на основі Ti із покращенням
опору втомлюваності на 25 %.
Галузь застосування
– Робочі та направляючі лопатки газотурбінних дви$
гунів;
– Високотемпературні компоненти аерокосмічної тех$
ніки;
– Компресорні стальні та титанові лопатки.
Стадія розробки
Запатентовані та випробувані, готові до демонстрації.
Контактна інформація
Міжнародний центр електронно$променевих технологій
Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона НАНУ
Контактна особа: Костянтин Яковчук
Україна, 03150, Київ$150, вул. Горького 68
Teл.: 044 289$2176
Факс: 044 287$3166
EMmail: yakovchuk@paton$icebt.kiev.ua
http://www.paton$icebt.kiev.ua
ПЕРСПЕКТИВНІ ФУНКЦІОНАЛЬНІ ГРАДІЄНТНІ ПОКРИТТЯ
ДЛЯ АЕРОКОСМІЧНОЇ ТА ГАЗОТУРБІННОЇ ІНДУСТРІЇ
Рис. 1. Композиційний керамічний зливок
Рис. 2. Мікроструктура градієнтного термобар'єрного поM
криття NiAl/YSZ
|