Специалисты «ОДК-Сатурн» разработали технологию нанесения термобарьерных покрытий для защиты деталей наземных и морских газотурбинных двигателей от негативных влияний высокотемпературной солевой коррозии и окисления. Новое решение позволяет увеличить коэффициент полезного действия и срок эксплуатации силовых установок, рассказали в пресс-службе ГК Ростех.
Электронно-лучевой способ нанесения покрытий препятствует негативному воздействию нагрева, коррозии и повреждению деталей из жаростойких сплавов, которому постоянно подвергаются газотурбинные двигатели. Формирование более эффективного слоя защиты происходит в последовательных процессах: сначала защитные материалы испаряют с помощью электронного луча, затем конденсируют их в условиях вакуума на поверхность детали.
Благодаря предложенному специалистами рыбинского двигателестроительного предприятия способу формирования и нанесения специальных покрытий удалось повысить адгезионные свойства покрытий, улучшить характеристики силовых установок и значительно уменьшить влияние высокотемпературной солевой коррозии и окисления, тем самым увеличив срок эксплуатации двигателей – как наземных, так и морских.
Эффективность новых систем термобарьерных покрытий доказана опытным путем. Детали с нанесенным защитным слоем прошли ряд испытаний. Их подвергали физическим процессам, которые возникают в потоке продуктов сгорания топлива. Устойчивость к сопротивлению проверялась в среде кратковременной циклической высокотемпературной нагрузки и при механических воздействиях.
Переход от теоретической идеи к практическому воплощению проекта рыбинские моторостроители осуществили совместно со специалистами Крыловского государственного научного центра, МГУ им. Н. П. Огарёва, НПО «КИТ-Энерго», РГАТУ им. П. А. Соловьёва.
Нанесение различных видов покрытий, служащих для эффективного прирабатывания соприкасающихся поверхностей деталей, повышения их износостойкости, жаростойкости и теплозащиты, относится к базовым технологиям, освоенным в рамках научно-технологической стратегии ОДК.
По теме:
Жар не сломит: новое покрытие повысит срок службы двигателей самолетов
Инженеры Объединенной двигателестроительной корпорации «Ростеха» создали новое жаростойкое покрытие для деталей газотурбинных установок, в том числе авиационных двигателей. Новый состав включает в себя четыре слоя различных металлов.
Благодаря их компоновке достигается устойчивость к сложным условиям работы двигателя — высокой температуре и давлению. Новое покрытие сравнили с составами, которые используют сейчас для термозащиты деталей, и пришли к выводу,
что он обладает большим потенциалом запаса жаростойкости. Эксперты отмечают высокую востребованность работ по созданию подобных покрытий.
Их применение повысит время и эффективность работы двигателя. К недостаткам специалисты отнесли многослойность покрытия, которая снижает общую надежность композиции.
Сегодня требования к двигателям растут, и улучшение их характеристик достигается повышением давления и температуры рабочего тела. Пермские инженеры из АО «ОДК — Пермские моторы» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию «Ростеха») создали новый материал для покрытия деталей таких устройств, отличающийся большей жаростойкостью.
— Наш состав включает в себя четыре слоя — основой является многокомпонентный сплав на основе никеля,
верхний слой представляет собой оксидную керамику с редкоземельными элементами, — рассказал ведущий инженер АО «ОДК — Пермские моторы», аспирант кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» Пермского национального исследовательского политехнического
университета Илья Ситников.
— В качестве двух первых жаростойких связующих слоев использованы материалы на основе никеля с добавлением алюминия, хрома, иттрия, рения, гафния. В двух последних слоях использованы материалы на основе диоксида циркония
с добавлением оксидов редкоземельных металлов.
— В качестве двух первых жаростойких связующих слоев использованы материалы на основе никеля с добавлением алюминия, хрома, иттрия, рения, гафния. В двух последних слоях использованы материалы на основе диоксида циркония
с добавлением оксидов редкоземельных металлов.
С горячим воздухом будет соприкасаться состав, включающий в себя цирконий и гадолиний.
Исследователи провели сравнительные испытания, подвергнув созданные образцы воздействию температуры 1200 °С в течение 100 часов.
В качестве образцов для испытаний инженеры взяли круглые образцы диаметром 25 мм, толщиной 5 мм из суперсплава на основе никеля.
— По результатам сравнительных испытаний разработанный нами состав обладает в 1,5–3 раза большей стойкостью к циклическим нагрузкам и большим потенциалом запаса жаростойкости по сравнению с другими составами термозащитных покрытий.
Это напрямую свидетельствует об увеличении ресурса работы как самого покрытия, так и основного материала детали.
Теплозащитные свойства увеличены как минимум на 50%.
Новый состав термозащитного покрытия (ТЗП) успешно протестирован в составе газотурбинной установки на базе двигателя ПС-90А (базовая версия, устанавливаемая на самолеты Ил-96-300, Ил-96-400 и Ту-204, Ту-214; этот двигатель впервые позволил российским самолетам быть конкурентоспособными по топливной эффективности. — «Известия») и позволил увеличить ресурс его работы в 1,5 раза.
Источник:
