Турбомашинный компонент с эрозионно- и коррозионно-устойчивой системой покрытия, а также способ изготовления такого компонента

Авторы патента:

УЛЬРИХЗОН Бьерн (DE)

ОРТНЕР Кай (DE)

КЛАМ Ханс-Йоахим (CH)

F01D5/28 - выбор специальных материалов; меры против эрозии или коррозии

Владельцы патента RU 2594092:

АЛЬСТОМ ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД (CH)

Компонент турбомашины для стационарной турбомашины содержит подложку, а также эрозионно- и коррозионно-устойчивую систему покрытия. Подложка выполнена из высоколегированной стали с содержанием 10%-18% хрома, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта. Система покрытия содержит первый слой, осажденный на поверхность подложки компонента турбомашины и действующий в качестве коррозионно-устойчивого слоя, а также дополнительно содержит второй слой, осажденный на первый слой и действующий в качестве эрозионно-устойчивого слоя. Первый слой представляет собой циркониевый одиночный слой, а второй слой представляет собой вольфрамовое/карбид-вольфрамовое многослойное покрытие. При изготовлении указанного выше компонента турбомашины сначала осаждают на поверхность подложки первый коррозионно-устойчивый слой. Затем осаждают на первый коррозионно-устойчивый слой второй эрозионно-устойчивый слой, тем самым используя первый слой в качестве связующего слоя. Группа изобретений позволяет повысить срок службы компонента турбомашины за счет обеспечения защиты его от коррозии и эрозии, а также повышения адгезии слоев покрытия. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к технологии стационарных турбомашин. Оно относится к компоненту турбомашины, изготовленному из высоколегированных сталей, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, и содержащему эрозионно- и коррозионно-устойчивую систему покрытия. Кроме того, оно относится к способу изготовления компонента турбомашины с такой системой покрытия.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Компоненты, используемые в стационарных турбомашинах, такие компоненты, как, например, лопатки компрессора или лопатки газовых турбин или сегментов теплозащиты и т.д., изготовлены из высоколегированной (10% - 18% хрома) стали, сплавов на основе никеля или сплавов на основе кобальта. Эти материалы являются материалами подложки компонентов турбомашины.

В предшествующем уровне техники существуют коммерчески доступные системы покрытий, например SermeTel 6000, которые используют для защиты лопаток компрессора промышленных газовых турбин. Из-за алюминиевых частиц, в качестве расходуемого покрытия, эти системы имеют хорошую коррозионную устойчивость, однако плохую эрозионную устойчивость.

Документ US 6159618 относится к многослойному материалу, содержащему подложку, изготовленную из алюминия, магния или их сплавов, которую можно подвергать поверхностной обработке, например анодированию. Описанное техническое решение относится к авиационным двигателям, например винтам, роторам и т.д., в которых используют легкие материалы. Подложка снабжена покрытием, содержащим осажденный слой на основе вольфрама, и подслой, вставленный между упомянутой подложкой и упомянутым осажденным слоем, выполненный из материала, имеющего механические и термомеханические свойства, промежуточные между свойствами упомянутой подложки и упомянутого осажденного слоя. Упомянутый осажденный слой на основе вольфрама может включать в себя по меньшей мере один слой, выполненный из материала, выбранного, например, из группы, состоящей из вольфрама, карбидов, силицидов и нитридов вольфрама, вольфрамовых сплавов и их смесей, а также твердых растворов азота и углерода в вольфраме. Осажденный слой на основе вольфрама может содержать единственный из этих слоев или набор из нескольких таких слоев. Подслой может быть образован одним слоем материала, выбранного из приведенных выше материалов, таких как хром, молибден, ниобий, титан, цирконий, их нитриды и карбиды, твердые растворы углерода и азота в указанных металлах, сталь, алюминий и вольфрам с градиентом состава, а также оксид алюминия.

В документе JP 58020996 раскрыт коррозионно-устойчивый и кислотоустойчивый слой покрытия, например из чешуйчатой смолы, полученной путем смешивания чешуек вещества, например стеклянных чешуек, со смолой ненасыщенного полиэфира или сложного винилового эфира, нанесенной по всей поверхности лопатки, которая изготовлена из обычного материала, такого как SS41. После сушки и отверждения слоя покрытия его поверхности придают шероховатость с использованием ручной шлифовальной машины или наждачной бумаги. После отверждения при комнатной температуре слоя покрытия на шероховатую поверхность слоя покрытия наносят эрозионно-устойчивый материал, например, фтористую резину, при этом лопатке придают и коррозионно-устойчивые и эрозионно-устойчивые свойства по всей ее поверхности. В соответствии с вышеописанной конструкцией эффективность операции изготовления лопатки может быть усовершенствована путем уменьшения толщины обоих слоев покрытия.

В документе US 5740515 раскрыто изделие, подвергаемое эрозионному и коррозионному воздействию в высокотемпературной среде, и образованное подложкой из сверхпрочного сплава на основе никеля или кобальта, а также защитным силицидным покрытием, расположенным на подложке. Между сверхпрочным сплавом и силицидным слоем может быть расположен тепловой барьерный слой из керамики, а между керамикой и подложкой из сверхпрочного сплава может быть расположен слой MCrAlY. Силицидное покрытие предпочтительно выполнено из MoSi2.

В документе US 2008/ 0317601 раскрыта лопатка турбомашины, которая содержит корпус лопатки и соединенное с ним коррозионно- и эрозионно-устойчивое многослойное покрытие, при этом многослойное покрытие включает в себя эрозионно-устойчивый первый слой, покрывающий, по меньшей мере, подверженную коррозии и эрозии область корпуса лопатки, а также расходный второй слой, предоставляемый поверх первого слоя, по меньшей мере, покрывающий первый слой, предпочтительно покрывающий лопатку полностью. Способ изготовления такой лопатки турбомашины содержит этапы предоставления лопатки и осаждения эрозионно-устойчивого первого слоя на корпус лопатки таким образом, чтобы покрыть, по меньшей мере, подверженные коррозии и эрозии области, после чего следует осаждение поверх первого слоя расходного второго слоя, по меньшей мере, покрывающего первый слой.

В документе US 2011/ 0165433 описан способ предоставления защитного покрытия на металлическую поверхность путем нанесения никелевого или танталового металлизированного слоя на поверхность и диспергирование частиц твердого материала, такого как алмаз, оксид алюминия, нитрид ванадия, карбид тантала и/или карбид вольфрама, в никелевом или танталовом металлизированном слое в процессе металлизации.

По-прежнему существует потребность в компоненте турбомашины, выполненном из высоколегированных сталей, титановых сплавов, сплавов на основе никеля, сплавов на основе кобальта в качестве подложки, используемой в стационарных турбомашинах, а также содержащее коррозионно-устойчивое покрытие, при этом покрытие может быть использовано в качестве базового покрытия для эрозионно-устойчивого покрытия в целях упрощения защиты таких компонентов стационарных турбомашин.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является предоставление компонента турбомашины, используемого в стационарной турбомашине, с системой покрытия, которая является простой в нанесении и гибкой в применении.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления такой системы покрытия на компонент турбомашины.

Эти и другие задачи решаются с помощью компонента турбомашины с системой покрытия по п.1 и способа по п.8.

Компонент турбомашины согласно настоящему изобретению содержит подложку, выполненную из высоколегированной стали с содержанием 10%-18% хрома, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, с поверхностью подложки, а также эрозионно- и коррозионно-устойчивой системой покрытия, при этом система покрытия содержит первый слой, осажденный на поверхность подложки упомянутого компонента турбомашины и действующий в качестве коррозионно-устойчивого слоя, а также дополнительно содержит второй слой, осажденный на упомянутый первый слой и действующий в качестве эрозионно-устойчивого слоя, причем упомянутый первый слой представляет собой циркониевый одиночный слой, а упомянутый второй слой представляет собой вольфрамовое/карбид-вольфрамовое многослойное покрытие.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения упомянутый первый слой имеет толщину, которая существенно меньше, чем толщина упомянутого второго слоя.

В частности, первый слой имеет толщину 3-10 мкм, а второй слой имеет толщину 15-23 мкм.

В частности, упомянутый второй слой содержит 10 или более чередующихся подслоев вольфрама и карбида вольфрама.

Более конкретно, второй слой содержит 10 подслоев вольфрама и 10 подслоев карбида вольфрама толщиной 0,75-1,25 мкм каждый.

Согласно варианту осуществления изобретения упомянутый компонент турбомашины полностью покрыт упомянутым первым слоем, а упомянутый второй слой предоставлен только в местах с высокой эрозионной нагрузкой.

Более конкретно, упомянутый компонент представляет собой лопатку компрессора или лопатку газовой турбины, содержащую перо с передней кромкой и задней кромкой, при этом второй слой нанесен на переднюю кромку.

Способ изготовления компонента турбомашины в соответствии с изобретением содержит следующие этапы:

а) предоставление компонента с подложкой, выполненной из высоколегированной стали с содержанием 10%-18% хрома, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, имеющего поверхность подложки;

б) осаждение на упомянутую поверхность подложки упомянутого первого коррозионно-устойчивого слоя, при этом слой осаждают в виде циркониевого однослойного покрытия, и

в) осаждение на упомянутый первый коррозионно-устойчивый слой упомянутого второго эрозионно-устойчивого слоя, при этом упомянутый второй слой является вольфрамовым/карбид-вольфрамовым многослойным покрытием, тем самым используя упомянутый первый слой в качестве связующего слоя.

Более конкретно, упомянутый первый коррозионно-устойчивый слой осаждают толщиной 3-10 мкм.

Более конкретно, одиночные вольфрамовые и карбид-вольфрамовые слои или подслои равной толщины осаждают поочередно до тех пор, пока не будет достигнута общая толщина полислоя в 15-23 мкм.

Согласно еще одному варианту осуществления способа согласно изобретению, осаждение слоев осуществляют с помощью стандартного магнетронного распыления.

В соответствии с другим вариантом осуществления способа согласно настоящему изобретению, осаждение слоев осуществляют путем распыления потока газа на основе тлеющего разряда с полым катодом в сочетании с соответствующим направленным потоком газа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение теперь будет объяснено более подробно с помощью различных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - вид сбоку в перспективе лопатки турбомашины, которая может быть предпочтительно снабжена системой покрытия в соответствии с изобретением;

Фиг. 2 - различные варианты осуществления изобретения с системой покрытия в разных местах (А) и (В) компонента, как на фиг. 1;

Фиг. 3 - вид в поперечном разрезе системы покрытия в соответствии с вариантом осуществления изобретения; и

Фиг. 4 - несколько этапов способа при изготовлении компонента турбомашины с системой покрытия в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показан вид сбоку в перспективе компонента 10 турбомашины, в данном случае лопатки, которая может быть предпочтительно снабжена системой покрытия в соответствии с изобретением. Компонент 10 является частью стационарной турбомашины и содержит подложку, выполненную из высоколегированной стали с массовой долей хрома 10%-18%, либо титанового сплава или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, например, соответствующих сверхпрочных сплавов никеля, соответственно кобальта, а также систему 20 покрытия, которая подробно показана на фиг. 2 и фиг. 3. Лопатка 10 турбомашины на фиг. 1, которая может предпочтительно представлять собой лопатку компрессора секции компрессора газовой турбины, содержит перо 11, которое заканчивается на законцовке 13 лопатки на одном конце и имеет полку 12 на другом конце. Перо 11, подвергающееся воздействию потока горячего газа, воздуха, капель воды или твердых частиц, имеет переднюю кромку 14 и заднюю кромку 15. Передняя кромка 14 подвергается особенно сильному воздействию бомбардирующего потока газа, воздуха, капель воды или твердых частиц и, таким образом, может быть подвержена эрозии и коррозии.

Эрозионно- и коррозионно-устойчивая система покрытия сочетает эрозионную и коррозионную устойчивость в одной системе покрытия. Согласно варианту осуществления изобретения она имеет структуру, показанную на фиг. 3. Эрозионно- и коррозионно-устойчивая система 20 покрытия на фиг. 3 содержит на подложке 16 (например, корпусе лопатки) первый слой 17 и второй слой 18. Первый слой 17 представляет собой базовое покрытие с коррозионно-устойчивыми свойствами, тогда как второй слой 18 представляет собой верхнее покрытие с эрозионно-устойчивыми свойствами. Предпочтительно, базовое покрытие 17 нанесено на всю лопатку 10, тогда как верхний слой 18 наносят только в высокоэрозионных местах, таких как передняя или задняя кромки 14 или 15, соответственно.

Система 20 покрытия состоит в одном из вариантов осуществления из циркониевого одиночного слоя 17 толщиной 10 мкм в качестве базового покрытия, и многослойного вольфрамового/карбид-вольфрамового покрытия 18 толщиной 20 мкм. Покрытие предпочтительно наносят с помощью нового способа - распыления газового потока (см., например, документ US 6382920 В1 или US 6346301 В2). Многослойное покрытие 18 состоит из 10 или более чередующихся подслоев (18а, b на фиг. 4С) (каждый толщиной в 1 мкм) из вольфрама и карбида вольфрама. Принцип состоит в том, чтобы покрыть лопатку 10 целиком циркониевым слоем 17 для защиты от коррозии и нанести вольфрамовое/карбид-вольфрамовое многослойное покрытие 18 только в местах с высокой эрозионной нагрузкой. Такие места в основном находятся на передней кромке от хвостовика до 3/4 или по всей длине пера 11.

В целом сущность изобретения заключается в использовании одиночного циркониевого слоя 17 (толщиной в 3-10 микрон) в качестве защиты от коррозии и вольфрамового/карбид- вольфрамового полислоя 18 (толщиной 15-23 микрон) в качестве защиты от эрозии сверху, а также в нанесении покрытий на лопатку в местах с высокой коррозионной и/или эрозионной нагрузкой.

Если присутствует только коррозия, нужно наносить только циркониевый слой 17 (фиг. 2В). Если присутствует дополнительная эрозия поверх циркониевого слоя 17, действующего в качестве связующего покрытия, может быть нанесен вольфрамовый/карбид- вольфрамовый полислой (фиг. 2А).

В дополнительном варианте осуществления лопатку первой ступени компрессора, изготовленную из стали с содержанием 15% хрома, покрывают на поверхности пера и полки хвостовика циркониевым слоем 17. Этот слой 17 имеет толщину 10 мкм. Циркониевое покрытие защищает материал лопатки от коррозии. Для защиты от эрозии переднюю кромку 20 покрывают на втором этапе вольфрамовым/карбид-вольфрамовым полислоем 18, содержащим 10 чередующихся одиночных слоев вольфрама (W) и карбида вольфрама (WC). Каждый из этих слоев имеет толщину 1 мкм, так что полислой 18 имеет общую толщину 20 мкм. Циркониевое покрытие внизу служит адгезивным веществом для вольфрамового/карбид-вольфрамового полислоя.

Распыление потока газа обеспечивает более высокие скорости локального осаждения, чем стандартное магнетронное распыление. Процесс осаждения обычно работает при нескольких десятых долях миллибара и не требует высоковакуумной среды. Он основан на разряде с полым катодом в сочетании с соответствующим направленным потоком газа. Конкретный маршрут потока газа также сильно уменьшает влияние остаточного газа на цель и подложку. Тем не менее, настоящее изобретение будет работать также и с другими способами физического осаждения из паровой фазы (PVD) или даже с термическим напылением или гальванизацией.

Способ изготовления компонента 10 турбомашины с системой 20 покрытия согласно изобретению содержит следующие этапы:

а) предоставление компонента 10 с подложкой 16, выполненной из высоколегированной стали с содержанием 10%-18% хрома, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, имеющего поверхность 19 подложки (фиг. 4А);

б) осаждение на упомянутую поверхность 19 подложки упомянутого первого коррозионно-устойчивого слоя 17 (фиг.4B), при этом слой 17 осаждают в виде циркониевого однослойного покрытия, и

в) осаждение на упомянутый первый коррозионно-устойчивый слой 17 упомянутого второго эрозионно-устойчивого слоя 18, при этом слой 18 осаждают в виде вольфрамового/карбид-вольфрамового многослойного покрытия, тем самым используя упомянутый первый слой в качестве связующего слоя (фиг.4C).

Эрозионно-устойчивый вольфрамовый/карбид-вольфрамовый слой 18 наносят слой за слоем всегда с одной толщиной в 1 микрон (см. фиг. 4C и 4D). Количество подслоев 18а и 18b вдоль лопатки 10 может отличаться. Предпочтительно, в качестве защиты от эрозии всегда наносят (осаждают) поочередно 10 вольфрамовых подслоев и 10 карбид-вольфрамовых подслоев, каждый толщиной 1 микрон. Это многослойное покрытие 18 в качестве защиты от эрозии может быть ограничено местами с высокой эрозионной нагрузкой, например передней кромкой 14.

При наличии системы покрытия согласно изобретению устойчивость к эрозии гораздо сильнее, и, таким образом, лопатки 10 компрессора могут прослужить более долгий срок без ремонта передней кромки 14.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 лопатка турбомашины (например, для компрессора)

11 перо

12 полка

13 законцовка лопатки

14 передняя кромка

15 задняя кромка

16 подложка

17 коррозионно-защитный слой

18 эрозионно-защитный слой (полислой)

18а, b подслой

19 поверхность подложки

20 эрозионно- и коррозионно-устойчивая система покрытия

1. Компонент (10) турбомашины для стационарной турбомашины, содержащий подложку (16), выполненную из высоколегированной стали с содержанием 10%-18% хрома, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, с поверхностью (19) подложки, а также эрозионно- и коррозионно-устойчивой системой (17, 18, 20) покрытия, при этом система покрытия содержит первый слой (17), осажденный на поверхность (19) подложки упомянутого компонента (10) турбомашины и действующий в качестве коррозионно-устойчивого слоя, а также дополнительно содержит второй слой (18), осажденный на упомянутый первый слой (17) и действующий в качестве эрозионно-устойчивого слоя, причем упомянутый первый слой (17) представляет собой циркониевый одиночный слой, а упомянутый второй слой (18) представляет собой вольфрамовое/карбид-вольфрамовое многослойное покрытие.

2. Компонент (10) турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый первый слой (17) имеет толщину, которая существенно меньше, чем толщина упомянутого второго слоя (18).

3. Компонент (10) турбомашины по п. 2, отличающийся тем, что упомянутый первый слой (17) имеет толщину 3-10 мкм, а упомянутый второй слой (18) имеет толщину 15-23 мкм.

4. Компонент (10) турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый второй слой (18) содержит 10 или более чередующихся подслоев (18а, b) из вольфрама и карбида вольфрама.

5. Компонент (10) турбомашины по п. 4, отличающийся тем, что второй слой (18) содержит 10 подслоев вольфрама и 10 подслоев карбида вольфрама толщиной 0,75-1,25 мкм каждый.

6. Компонент (10) турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый компонент (10) полностью покрыт упомянутым первым слоем (17), при этом упомянутый второй слой (18) предусмотрен только в местах с высокой эрозионной нагрузкой.

7. Компонент (10) турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый компонент представляет собой лопатку (10) компрессора или лопатку газовой турбины, выполненную в виде аэродинамического профиля (11) с передней кромкой (14) и задней кромкой (15), при этом второй слой (18) нанесен на переднюю кромку (14).

8. Способ изготовления компонента (10) турбомашины, содержащего подложку (16), выполненную из высоколегированной стали с содержанием 10%-18% хрома, либо титановых сплавов или сплавов на основе никеля, или сплавов на основе кобальта, имеющего поверхность (19) подложки, по п. 1, содержащий следующие этапы:
а) осаждение на упомянутую поверхность (19) подложки упомянутого первого коррозионно-устойчивого слоя (17), при этом слой (17) осаждают в виде циркониевого однослойного покрытия, и
б) осаждение на упомянутый первый коррозионно-устойчивый слой (17) упомянутого второго эрозионно-устойчивого слоя (18), при этом слой (18) осаждают в виде вольфрамового/карбид-вольфрамового многослойного покрытия, тем самым используя упомянутый первый слой в качестве связующего слоя.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что упомянутый первый коррозионно-устойчивый слой (17) осаждают толщиной 3-10 мкм.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что одиночные вольфрамовые и карбид-вольфрамовые слои или подслои (18а, b) равной толщины осаждают поочередно до тех пор, пока не будет достигнута общая толщина многослойного покрытия (18) в 15-23 мкм.

11. Способ по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что осаждение слоев (17, 18) осуществляют с помощью магнетронного распыления.

12. Способ по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что осаждение слоев (17, 18) осуществляют путем распыления потока газа на основе тлеющего разряда с полым катодом в сочетании с соответствующим направленным потоком газа.

Похожие патенты:

Лопатка ротора и вентилятор // 2592156

Лопатка ротора содержит корпус лопатки ротора и участок хвостовика лопатки ротора, выполненный за одно целое с корпусом лопатки ротора. Корпус лопатки ротора образован укладкой множества композитных листов, каждый из которых изготовлен из волокон и матричной смолы, и включает множество первых групп композитных листов и множество вторых групп композитных листов, расположенных в направлении толщины лопатки.

Лопатка из композитного материала и содержащая такую лопатку ступень турбомашины // 2591968

Лопатка турбомашины из композитного материала оснащена пером и содержит первую смолу, армированную длинными волокнами, и вторую смолу, армированную короткими волокнами.

Сплав, защитное покрытие и конструктивный элемент // 2591096

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам для защитных покрытий для защиты конструктивного элемента от коррозии и/или окисления. Сплав на основе никеля для защиты конструктивного элемента газовой турбины от коррозии и/или окисления при высоких температурах содержит, в вес.%: от более 22 до менее 24 кобальта (Со), от 14 до менее 16 хрома (Cr), 10,5-11,5 алюминия (Al), 0,2-0,4, по меньшей мере одного элемента из группы, включающей в себя скандий (Sc) и редкоземельные элементы, в частности иттрий (Y), при необходимости от 0,3 до 0,9 тантала (Та), никель (Ni) - остальное.

Лопатка турбинного двигателя с встроенным хвостовиком, изготовленная из композиционного материала // 2586423

При изготовлении лопатки турбинного двигателя из композиционного материала изготавливают волокнистую заготовку в виде единого цельного элемента посредством многослойного тканья.

Перо лопатки турбины и способ нанесения теплозащитного покрытия // 2585668

Перо лопатки турбины содержит входную кромку, выходную кромку, наружную поверхность, включающую в себя сторону спинки пера, простирающуюся от входной кромки до выходной кромки, и сторону корыта пера, простирающуюся от входной кромки до заднего конца.

Лопатка газотурбинной установки из жаропрочного сплава на основе никеля и способ ее изготовления // 2581339

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления литьем деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах природного газа при температурах 600-900°C.

Способ изготовления детали // 2578886

Изобретение относится к способу изготовления детали, в частности армирующего ребра крыльчатки турбомашины. Способ включает получение по меньшей мере одной волокнистой структуры путем трехмерного переплетения нитей и воздействие на волокнистую структуру горячим изостатическим прессованием с обеспечением агломерации указанных нитей и получением сплошной детали.

Тепловой барьер для лопатки турбины со столбчатой структурой с разнесенными столбиками // 2578625

Изобретение относится к турбомашинам и, в частности, к деталям упомянутых турбомашин, которые подвержены высоким температурам. Способ осаждения керамического слоя, образующего термобарьерное покрытие, на металлическую подложку (1), который включает осаждение указанного керамического слоя со столбчатой структурой, при этом указанное осаждение осуществляют через перфорированную отверстиями (11) решетку (10), расположенную параллельно поверхности подложки (1), так чтобы сформировать, по меньшей мере, два керамических столбика (5), отделенных друг от друга промежутком (6).

Сплав, защитное покрытие и конструкционная деталь // 2574559

Изобретение относится к области металлургии, а именно к защитным покрытиям конструкционных деталей. Сплав на основе никеля для защитного покрытия конструкционной детали, в частности детали газовой турбины, предназначенного для защиты от коррозии и/или окисления детали при высоких температурах, содержит следующие элементы, вес.%: от 22 до менее 24 кобальта, 15-16 хрома, 10,5-12 алюминия, 0,2-0,6, по меньшей мере одного элемента из группы, включающей скандий (Sc) и/или редкоземельные элементы, кроме иттрия, при необходимости, от 0,3 до 1,5 тантала (Та), никель (Ni) - остальное.

Последняя ступень влажнопаровой турбины // 2569789

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности паротурбостроения, и может быть использовано при проектировании паровых турбин средней и большой мощности, а именно - при разработке конструкции последних ступеней влажнопаровых турбин, имеющих элементы влагоудаления.

Барабан ротора турбомашины // 2596894

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины выполнен в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси с одним и более венцами, со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных через равные промежутки по наружной поверхности, при этом барабан выполнен из металломатричного композита с перекрестной укладкой армирующих волокон, а средства для крепления хвостовиков лопаток выполнены в виде корневых элементов под сварку по форме профиля лопатки, при этом на внутренней поверхности барабана из композита выполнены наплывы, фланцы или цапфы с закладными элементами под сварку, причем наплывы расположены под корневыми элементами. Металломатричный композит сформирован сплавлением одной части намотанных, по меньшей мере, под одним углом и другой части из «свалянных» волокон из SiC, заключенных в матрицу из титанового сплава. Изобретение обеспечивает снижение массы, повышение надежности, прочности ободной части барабана, а также повышение технологичности изготовления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Барабан ротора турбомашины // 2596895

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины, содержащий корпус в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси и выполненный в нем один и более венец со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных по наружной поверхности через равные промежутки в поперечном направлении, при этом корпус содержит металломатричный композит с перекрестной укладкой армирующих волокон, средства для крепления хвостовиков лопатки выполнены в виде корневого элемента под сварку по форме профиля лопатки, а металломатричный композит сформирован по всей наружной поверхности тела вращения слоем толщиной, не превышающей высоту корневого элемента. Металломатричный композит сформирован из одной части намотанных, по меньшей мере, под одним углом и другой части из «свалянных» волокон из SiC, заключенных в матрицу из титанового сплава с их последующим сплавлением. Изобретение обеспечивает снижение массы, повышение надежности, прочности ободной части барабана, а также технологичности изготовления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Лопаточный узел со связующим ptal покрытием и термобарьерным покрытием и соответствующий способ изготовления // 2600837

Лопаточный узел для газовой турбины содержит внутренний и внешний бандажи и лопатку, расположенную между ними. Лопатка содержит покрытую секцию поверхности, которая покрыта платино-алюминидным и термобарьерным покрытиями и представляет собой часть полной поверхности лопатки. Термобарьерное покрытие покрытой секции поверхности отделено от внутреннего бандажа и/или внешнего бандажа расстоянием, составляющим от 5% до 25% полной длины лопатки между внутренним и внешним бандажами. Лопатка дополнительно содержит утончающуюся секцию, образованную на поверхности лопатки и расположенную между покрытой секцией поверхности и внутренним бандажом и/или между покрытой секцией поверхности и внешним бандажом. В утончающейся секции толщина термобарьерного покрытия плавно уменьшается от кромки покрытой секции поверхности к внутреннему или внешнему бандажу соответственно. При изготовления указанного выше лопаточного узла покрывают секцию поверхности лопатки платино-алюминидным и термобарьерным покрытиями, таким образом, что термобарьерное покрытие покрытой секции поверхности расположено на расстоянии от внутреннего и/или внешнего бандажа. Группа изобретений позволяет повысить надежность лопатки газовой турбины. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Узел, образованный направляющим сопловым аппаратом турбины или спрямляющим аппаратом компрессора из ккм для турбомашины и кольцом - подложкой для истираемого материала, и турбина или компрессор, содержащие такой узел // 2601052

Изобретение относится к авиационным газотурбинным двигателям. Сопловой аппарат турбины или направляющий аппарат компрессора содержат секторы (12) из материала композиционного материала с керамической матрицей (ККМ), каждый из которых содержит внутреннюю площадку (14), наружную площадку (16) и перья (18) лопаток. Кольцо-подложка (50) для истираемого материала состоит из секторов, каждый из которых содержит расположенную выше по потоку (55а) и расположенную ниже по потоку (55b) крепежные лапки. Внутренние площадки (14) содержат, каждая, с внутренней стороны расположенный выше по потоку (15a) и расположенный ниже по потоку (15b) крючки, и кольцо-подложка для истираемого материала установлено на сопловом аппарате или на направляющем аппарате посредством взаимного зацепления без жесткого соединения между концевыми частями расположенных выше по потоку крепежных лапок и расположенных выше по потоку крючков и между концевыми частями расположенных ниже по потоку крепежных лапок и расположенных ниже по потоку крючков. Изобретение обеспечивает крепление истираемого материала секторов соплового аппарата турбины и компрессора. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Лопатка для турбомашины и способ изготовления указанной лопатки // 2602316

Лопатка турбомашины из композитного материала с матрицей и армированием, содержащим сетку, включает переднюю и заднюю кромки, а также поверхности корытца и спинки, проходящие от передней до задней кромки. Сетка образует трехмерную конструкцию, которая проходит по большей части толщины лопатки между поверхностью корытца и поверхностью спинки и/или по большей части длины лопатки между передней кромкой и задней кромкой. Трехмерная конструкция армирования содержит стержни, соединенные между собой с помощью их соединительных узлов, заделанные в матрицу и имеющие шероховатую поверхность с выступающими зернами. Количество стержней, соединенных с соединительными узлами, является переменным. При изготовлении композитной лопатки получают армирование, содержащее сетку, вставляют армирование в форму для литья под давлением и осуществляют литье под давлением смолы в форму для литья под давлением для заполнения сетки. Затем полимеризуют смолу в форме для литья и извлекают композитную лопатку из формы. Армирование выполняют способом послойного аддитивного наращивания, а сетка образует трехмерную конструкцию, которая содержит стержни, соединенные между собой с помощью их соединительных узлов и имеющие шероховатую поверхность с выступающими зернами. Группа изобретений позволяет повысить прочность композитной лопатки турбомашины. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ очистки и зачистки лопатки газотурбинного двигателя посредством импульсного лазера // 2604406

При очистке лопатки газотурбинного двигателя, содержащей тело из суперсплава с покрытием, обрабатывают покрытие лопатки посредством импульсного лазера так, что покрытие удаляют, по меньшей мере, частично, а параметры скорости подачи импульсного лазера и частоты импульсов импульсного лазера определяют так, чтобы обработанная поверхность лопатки имела шероховатость от 4 мкм до 10 мкм. При этом скорость подачи импульсного лазера составляет от 25 мм/с до 1000 мм/с, а частота импульсов импульсного лазера составляет от 12 кГц до 50 кГц. Импульсный лазер перемещают вдоль линий обработки на покрытии, при этом две последовательные линии обработки перекрывают друг друга. Изобретение позволяет упростить очистку лопатки от нанесенного покрытия и снизить вероятность повреждения тела лопатки. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Лопатка для турбомашины и способ изготовления указанной лопатки // 2605481

Настоящее изобретение относится к композитной лопатке турбомашины. При изготовлении композитной лопатки турбомашины одновременно получают матрицу и армирование путем выполнения слоев на порошковой основе. Одновременное получение матрицы и армирования осуществляют путем выполнения повторяемых этапов, на которых наносят материал-наполнитель, образующий армирование, обеспечивают когезию материала-наполнителя армирования, наносят материал-наполнитель, образующий матрицу, и обеспечивают когезию материала-наполнителя матрицы. При этом нанесение материала-наполнителя, образующего армирование, и нанесение материала-наполнителя, образующего матрицу, выполняют одновременно и/или обеспечение когезии материала-наполнителя армирования и обеспечение когезии материала-наполнителя матрицы выполняют одновременно. Другое изобретение группы относится к лопатке турбомашины, изготовленной указанным выше способом и содержащей композитный материал с матрицей и армированием, содержащим сетку. Лопатка включает переднюю кромку, заднюю кромку, поверхность корытца и поверхность спинки, проходящие от передней кромки до задней кромки. Сетка образует трехмерную конструкцию, проходящую по большей части толщины лопатки между поверхностью корытца и поверхностью спинки и/или по большей части длины лопатки между передней кромкой и задней кромкой. При этом трехмерная конструкция содержит стержни, заделанные в матрицу, причем указанная матрица занимает большую часть объема лопатки. Группа изобретений позволяет повысить прочность композитной лопатки турбомашины. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Покрытия для деталей турбины // 2605872

Изобретение относится к покрытию деталей турбины, а именно к гидрофобному эрозионно-стойкому покрытию, нанесенному на деталь аксиально вращающегося механизма, используемую под воздействием насыщенного водой газа, и к способу нанесения этого покрытия. Упомянутое покрытие имеет металлическую матрицу с полисилоксановым наполнителем, распределенным по толщине покрытия. После нанесения упомянутого покрытия проводят отжиг наполнителя с обеспечением повышенной температуростойкости полисилоксанового наполнителя. Обеспечивается требуемый баланс температуростойкости и гидрофобности покрытия, и повышается его долговечность. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ обработки детали газовой турбины посредством сварки (варианты) и обработанная деталь // 2606285

При обработке детали газовой турбины, включающей металлическую подложку с дефектом поверхности, наносят посредством сварки на дефект поверхности первый слой, содержащий первый наплавочный материал, а затем на первый слой посредством сварки наносят второй слой, содержащий второй наплавочный материал. Коэффициент теплового расширения первого наплавочного материала меньше как коэффициента теплового расширения металлической подложки, так и коэффициента теплового расширения второго наплавочного материала. Предел текучести первого наплавочного материала больше, чем предел текучести металлической подложки, и меньше, чем предел текучести второго наплавочного материала. Относительное удлинение при разрыве первого наплавочного материала больше, чем относительное удлинение при разрыве металлической подложки, и меньше, чем относительное удлинение при разрыве второго наплавочного материала. При этом состав первого наплавочного материала может включать от примерно 1,0 масс. % до примерно 1,5 масс. % углерода, от примерно 42,5 масс. % до примерно 47,5 масс. % железа и остальное составляет никель. Состав второго наплавочного материала может включать до примерно 0,1 масс. % углерода, от примерно 20 масс. % до примерно 23 масс. % хрома, примерно 5,0 масс. % железа, примерно 1,0 масс. % кобальта, от примерно 8,0 до примерно 10,0 масс. % молибдена, от примерно 20 масс. % до примерно 23 масс. % хрома и остальное составляет никель. Другое изобретение группы относится к детали газовой турбины, обработанной указанным выше способом. Группа изобретений позволяет снизить вероятность образования трещин внутри сварного шва. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ изготовления композитных лопаток турбинного двигателя со встроенными полками // 2608422

Изобретение относится к способу изготовления композитных лопаток со встроенными полками. В способе за счет многослойного тканья формируют волоконную заготовку, продольное направление которой соответствует продольному направлению изготавливаемой композитной лопатки. Заготовка содержит расположенные последовательно по ее толщине первую часть (102), содержащую несколько слоев нитей, соединенных между собой тканьем, тканую вторую часть (104) и тканую третью часть (106). Первая часть (102) расположена между второй частью (104) и третьей частью (106), с которыми она соединена тканьем лишь на части своей длины. Преформу изготавливаемой лопатки формируют путем отгибания расположенных по обе стороны от первой части участков (104а, 106а, 104b, 106b) второй части и третьей части, не соединенных с первой частью. При этом осуществляют формовку первой части для формирования части преформы, соответствующей перу изготавливаемой лопатки, и формовку отогнутых участков второй части и третьей части для формирования частей преформы, соответствующих внутренней и внешней полкам изготавливаемой лопатки. После этого преформу лопатки уплотняют матрицей для получения лопатки из композитного материала со встроенными внутренней и внешней полками. Технический результат, обеспечиваемый при использовании способа по изобретению, заключается в упрощении способа изготовления лопатки турбинного двигателя из композитного материала со встроенными полками. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.