Разработано новое многофункциональное покрытие для защиты газовых турбин

В лаборатории плазменных технологий и полифункциональных покрытий Института проблем машиностроения Российской академии наук (ИПМ РАН) – филиала ИПФ РАН разработана инновационная технология плазменного напыления (с использованием установки «Термоплазма») из порошкового материала на основе диоксида циркония, плакированного никелем.

В качестве исходного материала был выбран и исследован новый отечественный порошок, разработанный в рамках программы импортозамещения и являющийся аналогом материала фирмы «Sulzer Metco». Способ химического плакирования (обвалакивания) никелем (30 % Ni) сферических частиц матричного порошка (ZrO2 + 8 % Y2O3) позволил получить новый порошковый материал с плотной однородной оболочной (рисунок 1).

При попадании в высокотемпературную плазменную струю происходит расплавление частиц, с высокой скоростью осаждающихся на подложку, и их пластифицирование. В результате формируется покрытие (толщиной ~150 мкм) со слоистой микроструктурой, состоящей из керамических зерен, окруженных металлическими прослойками (рисунок 2). За счет этого покрытие имеет низкую пористость (П~5%), повышенную твердость HV=7,6 ГПа и высокую прочность сцепления зерен друг с другом и основным материалом.

Более того, оно способствует увеличению стойкости к воздействию эрозионного потока и
высокотемпературной газовой коррозии обрабатываемого материала. Данное покрытие способно работать длительное время в условиях повышенных температур (до 800^о С) и увеличить ресурс термонагруженных деталей, изготовленных из жаропрочных никелевых сплавов. Разработанное покрытие можно применить для защиты ответственных деталей (например, рабочих лопаток и направляющих лопаток 3-й ступени) газовых турбин энергетических установок SGT-800 Siemens, эксплуатируемых в России на тепловых электростанциях.

Авторы: Царева И.Н., Бердник О.Б, Кривина Л.А., Разов Е.Н.

ИПФ РАН