Способ получения на поверхности детали из никелевого сплава защитного покрытия

Изобретение относится к области получения защитного покрытия, предохраняющего от воздействия агрессивных сред поверхности деталей проточной части турбин турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), выполненных из никелевых сплавов и имеющих сложную конфигурацию. Способ получения на поверхности детали из никелевого сплава защитного покрытия, состоящего из оксидов легирующих элементов никелевого сплава, включает проведение горячего изостатического прессования (ГИП) детали при давлении 150 МПа, при температуре 1190°С и времени выдержки 3 часа в среде аргона с 0,002% объемной доли кислорода. Парциальное давление кислорода устанавливают ниже давления диссоциации оксида никеля и выше давления диссоциации упомянутых оксидов легирующих элементов. Затем проводят старение при температуре 900°С и времени выдержки 16 часов и охлаждение на воздухе. Обеспечивается надежная защита от возгорания деталей в среде высокотемпературного кислородсодержащего генераторного газа и стойкость к коррозионному воздействию частиц, инициирующих возгорание. 1 пр.

 

Изобретение относится к области получения защитного покрытия, предохраняющего от воздействия агрессивных сред, поверхности деталей, проточной части турбин турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), выполненных из никелевых сплавов и имеющих сложную конфигурацию.

Вопрос надежности ЖРД с дожиганием окислительного генераторного газа в значительной степени связан с решением проблемы стойкости к возгоранию конструктивных элементов проточной части турбины, в высокотемпературной среде газообразного окислителя. Данная проблема решается за счет использования различных защитных покрытий.

Известен способ вакуумного ионно-плазменного нанесения толстослойного (до 300 мкм) никелевого покрытия, являющегося стойким к окислению и возгоранию в кислородосодержащей среде (патент РФ №2192501, 2000 г.). Напыленное и отожженное покрытие после охлаждения до комнатной температуры подвергали термической обработке - диффузионному отжигу - в вакуумной печи при температуре 1000-1050°С и разрежением не ниже 1⋅10-3 мм рт.ст. Данный способ позволяет получить достаточно плотное и прочное покрытие, обладающее высокой адгезией.

Однако полученное никелевое покрытие имеет недостаточную устойчивость к эрозионному воздействию частиц, инициирующих зажигание, содержащихся в окислительном генераторном газе. В результате чего происходил унос никелевого покрытия этими частицами и возгорание основного металла в среде высокотемпературного окислительного генераторного газа, обогащенного кислородом.

Известен способ нанесения на никелевый слой металлокерамического покрытия, устойчивого к эрозионному воздействию (патент США №6090191, 1999 г.). Металлокерамическое покрытие на никелевый слой наносится путем окунания детали в шликер, содержащий смесь его компонентов в воде. Полученный слой подвергается термической обработке путем сушки в потоке горячего воздуха до полного удаления влаги с труднодоступных мест наружной и внутренней поверхностей детали. Далее высушенную деталь помещают в контейнер, заполняют его аргоном и обжигают металлокерамическое покрытие в вакуумной печи при температуре 1000-1050°С. Охлаждение контейнера осуществляется с печью до комнатной температуры.

Однако при нанесении шликера на поверхность никелевого покрытия присутствующая в нем влага проникает в поры этого покрытия и в процессе нагрева не успевает испариться полностью. В результате в микропорах развивается высокое давление паров воды, приводящее к вспучиванию некоторых участков никелевого слоя и, как следствие, выходу детали в брак.

Известно двухслойное покрытие, наносимое на лопатки турбин и включающее в себя связующий слой, содержащий NiCrAlY и теплозащитный слой, состоящий из оксидов ZrO2 - Y2O3 или ZrO2 - MgO (патент США №4055705, 1976 г. - прототип).

Связующее покрытие, содержащее NiCrAlY, наносится на поверхность лопаток турбин путем плазменного напыления. Поверх связующего покрытия плазменным напылением наносится теплозащитное покрытие, состоящее из оксидов ZrO2-Y2O3 или ZrO2-MgO.

Данное покрытие имеет высокую адгезию, низкую теплопроводность и обеспечивает надежную защиты лопаток турбин от воздействия высокотемпературных газов.

Однако данное покрытие имеет недостаточную устойчивость к эрозионному воздействию частиц, содержащихся в высокотемпературном газе и инициирующих зажигание.

Задачей изобретения является создание способа получения покрытия на поверхности деталей, выполненных из никелевых сплавов и имеющих сложную конфигурацию, обеспечивающего их надежную защиту от возгорания в среде высокотемпературного газообразного окислителя, содержащего частицы, инициирующие зажигание.

Решение указанной задачи достигается тем, что в способе получения на поверхности детали из никелевого сплава защитного покрытия, состоящего из оксидов легирующих элементов никелевого сплава проводят горячее изостатическое прессование (ГИП) детали при давлении 150 МПа, при температуре 1190°С и времени выдержки 3 часа в среде аргона с 0,002% объемной доли кислорода, при этом парциальное давление кислорода устанавливают ниже давления диссоциации оксида никеля и выше давления диссоциации упомянутых оксидов легирующих элементов, после чего проводят старение при температуре 900°С и времени выдержки 16 часов и охлаждение на воздухе.

Технический результат состоит в обеспечении надежной защиты от возгорания деталей, выполненных из никелевого сплавов, в среде высокотемпературного кислородосодержащего генераторного газа и стойкости к коррозионному воздействию частиц, инициирующих возгорание.

Пример осуществления предложенного способа.

Предложенным способом было получено защитное покрытие на поверхности образцов лопаток статора турбины турбонасосного агрегата ЖРД. Образцы лопаток были изготовлены из жаропрочного сплава на никелевой основе ЭП648 (32-35% Сr, 0,5-1,1% Аl, 0,5-1,1% Ti, 0,5-1,1% Nb, 2,3-3,3% Mo, 4,3-5,3% W, ≤ 0,1% С, Ni - основа).

Образцы лопаток помещали в закрытую емкость, в которую подавался аргон, содержащий 0,002% объемной доли кислорода. Далее проводили процесс ГИП при давлении 150 МПа, температуре 1190°С и времени выдержки 3 часа.

После чего была проведена термическая обработка образцов лопаток в камерной печи по режиму: старение при температуре 900°С и времени выдержки 16 часов и охлаждение на воздухе.

Использование предложенного технического решения позволит получить покрытие, обеспечивающее надежную защиту деталей, выполненных из никелевых сплавов и имеющих сложную конфигурацию, от возгорания в среде высокотемпературного окислителя, содержащего частицы инициирующие зажигание.

Способ получения на поверхности детали из никелевого сплава защитного покрытия, состоящего из оксидов легирующих элементов никелевого сплава, характеризующийся тем, что проводят горячее изостатическое прессование (ГИП) детали при давлении 150 МПа, при температуре 1190°С и времени выдержки 3 часа в среде аргона с 0,002% объемной доли кислорода, при этом парциальное давление кислорода устанавливают ниже давления диссоциации оксида никеля и выше давления диссоциации упомянутых оксидов легирующих элементов, после чего проводят старение при температуре 900°С и времени выдержки 16 часов и охлаждение на воздухе.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу получения стального листа с очерненным цинковым покрытием, который может быть использован в качестве кровельного и наружного материала зданий, бытовых приборов и автомобилей.

Изобретение относится к способу получения стального листа с очерненным цинковым покрытием, который может быть использован в качестве кровельного материала и наружного материала зданий, бытовых приборов и автомобилей.
Способ относится к формированию в изделии износостойкого приповерхностного слоя, содержащего соединения кобальта с водородом и кислородом в виде гидроксида кобальта Со(ОН)2 и гетерогенитов 3R - Со+3[O(ОН)] и 2Н-СоО(ОН), и заключается в том, что изделие из кобальтсодержащего материала нагревают во влажном воздухе при температуре от 100°С до менее 200°С в течение от 0,5 до 2,0 час.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к технологии формирования биоинертных наноструктурированных оксидных покрытий на внутрикостных частях титановых имплантатов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной химико-термической обработке деталей. Способ получения износостойких покрытий на поверхности изделий из титана и его сплавов включает предварительную подготовку изделий путем их отжига и механической обработки и альфирование изделий.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к механико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в машиностроительной, авиационной и других областях промышленности, а также в медицинской технике.

Изобретение относится к титановому материалу для сепаратора твердополимерного топливного элемента, обладающего низким контактным сопротивлением, который может быть использован для автомобилей и маломерных электрогенерирующих систем.

Изобретение относится к очистке металлических поверхностей от жировых загрязнений и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности при подготовке поверхности металла перед нанесением лакокрасочных материалов.

Изобретение относится к технологии получения нанокристаллических пленок рутила и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов, а также при получении защитных и других функциональных покрытий.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу нанесения антиадгезивного, биосовместимого бактерицидного покрытия на устройства и инструменты для остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла, в том числе из титана и нержавеющей стали, включающему осаждение в герметичной предварительно вакуумированной камере на предварительно очищенное покрываемое устройство углеродного материала и серебра, входящих в материал покрытия, отличающийся тем, что осуществляют испарение осаждаемого материала импульсным дуговым разрядом, сформированным между катодом из графита, в качестве которого используют катод из графита с установленными в нем серебряными вставками, образующими на рабочей поверхности графитового катода серебряные включения, и анодом, причем импульсный дуговой разряд формируют с частотой следования импульсов 1-5 Гц и с длительностью импульса 200-600 мкс с образованием потока кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 5·1012-1·1013 см-3 и включенных в этот поток атомов серебра, при этом проводят стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 150-2000 эВ, который направляют перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра в вакууме при давлении 1·10-2-1·10-4 Па, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.

Изобретение предназначено для нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность почворежущих деталей почвообрабатывающих машин с использованием сварки плавлением.

Изобретение относится к частицам диоксида кремния типа «ядро-оболочка», содержащимся в композиции по уходу за полостью рта, которая используется в производстве лекарственного средства для уменьшения количества или устранения бактерий в полости рта пациента, нуждающегося в этом.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению покрытий из сплавов цветных металлов плавлением. Способ получения многокомпонентных покрытий из цветных металлов включает переплав исходных металлических материалов на подложке электрической дугой с нерасходуемым вольфрамовым электродом в атмосфере инертного газа, причем исходные металлические материалы используют в виде заготовок из скрученных проволок, пакета пластин или смеси порошков, приготовленных из Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Та или их сплавов, а переплав осуществляют в импульсном режиме, обеспечивающем динамический режим горения электрической дуги, с амплитудой импульсов тока 100-400 А, длительностью импульсов 20-500 мкс, частотой следования импульсов 200-5000 Гц, дежурным током на интервале между импульсами 12-50 А, при перемещении подложки относительно электрода.

Изобретение относится к способу изготовления плоской заготовки для режущего инструмента, в частности заготовки как исходного элемента для изготовления пильного полотна, пильной ленты, режущей линейки, штамповочного ножа или лезвия.

Изобретение относится к двухсплавной лопатке для газовой турбины, а именно к лопатке, имеющей по меньшей мере две части поверхности с разным составом. Лопатка (51) для ротора (35) газовой турбины (28, 30), содержащая литую подложку (70), включает хвостовик (55) для соединения лопатки (51) с ротором (35) газовой турбины (28, 30), платформу (54), имеющую нижнюю поверхность (61), из которой выступает хвостовик (55), и верхнюю поверхность (62), противоположную нижней поверхности (61), аэродинамический профиль (56), выступающий из верхней поверхности (62) платформы (54), противокоррозионный слой (71) сплава лопатки с высоким содержанием Cr, составляющим 15-23%, над подложкой (70), добавленный с помощью аддитивной технологии изготовления на нижнюю поверхность (61) и на хвостовик (55).

Изобретение относится к панели для транспортного средства, включающей стальной лист с покрытием, местами укрепленный, способу изготовления панели и использованию панели и может быть использовано для производства частей автомобильных транспортных средств.
Изобретение относится к области сварки и наплавки и может быть использовано при ремонте изношенных или поврежденных бандажных полок лопаток турбомашин, выполненных из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению оксидного покрытия на заготовках из деформируемых титановых сплавов, используемых для производства листов способом горячей прокатки многослойных пакетов.

Настоящее изобретение относится к металлургии, а именно к способам упрочняющей обработки окончательно изготовленных стальных деталей машин и инструментов без изменения их первоначальных размеров и структуры.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам изготовления элементов конструкции из сплава на основе никеля, и может быть использовано в конструкциях, работающих при повышенных температурах.

Изобретение относится к области получения защитного покрытия, предохраняющего от воздействия агрессивных сред поверхности деталей проточной части турбин турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей, выполненных из никелевых сплавов и имеющих сложную конфигурацию. Способ получения на поверхности детали из никелевого сплава защитного покрытия, состоящего из оксидов легирующих элементов никелевого сплава, включает проведение горячего изостатического прессования детали при давлении 150 МПа, при температуре 1190°С и времени выдержки 3 часа в среде аргона с 0,002 объемной доли кислорода. Парциальное давление кислорода устанавливают ниже давления диссоциации оксида никеля и выше давления диссоциации упомянутых оксидов легирующих элементов. Затем проводят старение при температуре 900°С и времени выдержки 16 часов и охлаждение на воздухе. Обеспечивается надежная защита от возгорания деталей в среде высокотемпературного кислородсодержащего генераторного газа и стойкость к коррозионному воздействию частиц, инициирующих возгорание. 1 пр.

Наверх