Захист елементів двигунів транспортних засобів від окислення: технологічний аспект - Дзядикевич, Ю. В.; Сван, О. Б.; Захарчук, О. П.; Попович, П. В.; Розум, Р. І.; Буряк, М. В.; Dzyadykevych, Yu.; Swan, O.; Zakharchuk, О.; Popovich, P.; Rozum, R.; Buryak, M. (ЦНТУ, 2023)
Стаття присвячена проблемі захисту металевих конструкцій елементів двигунів транспортних засобів, а саме лопаток турбін, із тугоплавких металів і сплавів на їх основі від високотемпературного окислення. З метою забезпечення збільшення ресурсу роботи останніх були розроблені багатокомпонентні композиційні покриття на основі тугоплавких сполук, що володіють низькою швидкістю дифузної взаємодії. Розроблено методику і проведено низку досліджень щодо підвищення жаростійкості робочих лопаток турбін. Під час досліджень на робочих поверхнях було сформовано дифузійне боросиліцидне покриття на яке за допомогою шлікерного методу було нанесено шар із дисиліцида молібдена товщиною 120 мкм. Проведені дослідження показали, що при збільшенні товщини (понад 120 мкм) шару дисиліцидної суспензії спостерігалося її відрив від боросилікатної робочої поверхні лопаті турбіни. У зв’язку, з чим встановлено, що товщина шару MoSi2 не повинна перевищувати 120 мікрон. За результатами випробування боросиліційованих лопаток із нанесенням на них шару МоSi2 визначено, що із комбінованим покриттям лопатки турбін, при температурі 1600 0С, працюють протягом 450 годин, що в півтора рази перевищує ресурс роботи зразків тільки з боросиліцидним покриттям. Визначено, що шлікерний шар із МоSi2 підвищує ресурс роботи боросиліцидного покриття. Проведено металографічний аналіз зразків, який показав, що багатошарове шлікерне покриття є композицією на основі дисиліцида молібдена, армованою тугоплавкими оксидами. Проведений ренгенофазовий аналіз захисної поверхневого шару щлікерного покриття, котрий показав, що після високотемпературного опікання крім силіцидів молібдену містить низку таких оксидів: ZrSiO4, HfSiO4, YAlO3, Y4Al2O3. Встановлено, що органічні сполуки одно- і двокомпонентних добавок, котрі вводять у насичуючу суміш, забезпечують формування на тугоплавких металах боросиліцидного покриття з певним розміщенням боридних і силіцидних шарів і регульованої структури силіцидного шару. Отже у сукупності ці фактори сприяють підвищенню ресурсу роботи захисного дифузного покриття. Multi-component composite coatings based on refractory compounds with a low speed of diffuse interaction, are concerned in the article in order to increase the service life. A study was conducted to increase the heat resistance of working blades, in which a diffusion borosilicide coating was formed on their surface; on the surface of coating a layer of molybdenum disilicide with a thickness of 120 μm was applied using the slip method. Experiments showed that when the thickness (over 120 microns) of the layer of disilicide suspension was increased, its detachment from the borosilicate surface of the working blade was observed. It was found that the thickness of the MoSi2 layer should not exceed 120 microns. Based on the results of the test of borosilicinated blades with a layer of MoSi2, the combined coating at a temperature of 1,6000C works for 450 hours, which is one and a half times longer than the service life of samples with only a borosilicide coating. The slip layer made of MoSi2 is found to increase the service life of the borosilicide coating. A metallographic analysis of the samples was carried out, which proved that the multi-layered coating is a composition based on molybdenum disilicide, reinforced with refractory oxides. An X-ray phase analysis of the protective surface layer of the slip coating was carried out, which showed that after high-temperature treatment, in addition to molybdenum silicides, it contains a number of the following oxides: Zr SiO4, HfSiO4, YAlO3, Y4Al2 O 3. According to the study, organic compounds of one- and two-component additives, introduced into the saturating mixture, ensure the formation of a borosilicide coating on refractory metals with a certain arrangement of boride and silicide layers and an adjustable structure of the silicide layer. Therefore, in aggregate, these factors contribute to increasing the service life of the protective diffuse coating.
Protection of Vehicle Engine Elements Against Oxidation: Technological Aspect
Keywords: двигуни; газотурбінні двигуни; дифузне покриття; боросиліцидне покриття; жаростійкість; тугоплавкі сполуки; engines; gas turbine engines; diffuse coating; borosilicide coating; heat resistance; refractory compounds