Inventory number | IRN | Number of state registration |
---|---|---|
0224РК00748 | AP13068364-OT-24 | 0122РК00112 |
Document type | Terms of distribution | Availability of implementation |
Заключительный | Gratis | Number of implementation: 0 Not implemented |
Publications | ||
Native publications: 2 | ||
International publications: 2 | Publications Web of science: 4 | Publications Scopus: 2 |
Number of books | Appendicies | Sources |
1 | 6 | 23 |
Total number of pages | Patents | Illustrations |
78 | 0 | 29 |
Amount of funding | Code of the program | Table |
24757828 | AP13068364 | 12 |
Name of work | ||
Разработка способа детонационного напыления градиентных теплозащитных покрытий для лопаток газотурбинных двигателей | ||
Report title | ||
Type of work | Source of funding | The product offerred for implementation |
Applied | Метод, способ | |
Report authors | ||
Әділқанова Меруерт Әділқанқызы , Буйткенов Дастан Болатулы , Сағдолдина Жұлдыз Болатқызы , Сулюбаева Лайла Гылыммедденовна , Байжан Дарын Рашитұлы , Қамбаров Еділжан Ержанұлы , Маулет Меруерт , Магазов Нуртолеу Магзумбекович , Нәбиолдина Айым Бауыржанқызы , Райсов Нұрмаханбет Саятұлы , | ||
0
1
5
0
|
||
Customer | МНВО РК | |
Information on the executing organization | ||
Short name of the ministry (establishment) | МНВО РК | |
Full name of the service recipient | ||
Некоммерческое акционерное общество «Восточно-Казахстанский университет имени Сарсена Аманжолова» | ||
Abbreviated name of the service recipient | НАО "ВКГУ имени С.Аманжолова" | |
Abstract | ||
Объектом исследования являются – многослойные градиентные теплозащитные покрытия на основе NiCrAlY/ZrO2-Y2O3. Зерттеу нысаны – NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 негізіндегі көп қабатты градиентті жылудан қорғайтын жабындар. Цель проекта – разработка способа нанесения градиентных теплозащитных покрытий методом детонационного напыления, имеющих плавное изменение химического состава и коэффициента теплового расширения. Жобаның мақсаты – химиялық құрамы мен термиялық кеңею коэффициенті бірқалыпты өзгеретін детонациялық тозаңдату әдісімен градиентті жылудан қорғайтын жабындарды алу тәсілін әзірлеу. Для нанесения покрытий использовался компьютеризированный комплекс детонационного напыления CCDS2000. Кристаллографический состав исходного порошка и покрытий определяли с использованием рентгеновского дифрактометра X’Pert Pro с излучением Cu-Ka (λ = 1,54Å). Морфологические особенности частиц порошков, а также поверхности и поперечные сечения покрытий, были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) TESCAN MIRA3 LMH. Измерение твердости и модуля упругости покрытий проводилось с использованием прибора FISCHERSCOPE HM 2000 S в сочетании с программным обеспечением WIN-HCU. Шероховатость поверхности (Ra) измерялась с использованием профилометра 130 в соответствии с ГОСТ 25142-82. Трибологические испытания были выполнены на трибометре TRb3 Anton Paar в соответствии с международными стандартами ASTM G 133-95 и ASTM G 99, в условиях сухого трения при комнатной температуре и возвратно-поступательном движении. Для оценки коррозионного поведения образцов применялись методы потенциодинамиче Жабындарды алу үшін автоматтандырылған CCDS2000 детонациялық бүрку кешені пайдаланылды. Бастапқы ұнтақтың және жабындардың кристаллографиялық құрамын Cu-Ka (λ = 1,54Å) сәулеленуімен X’Pert Pro рентгендік дифрактометрін қолдану арқылы анықтады. Ұнтақ бөлшектерінің морфологиялық ерекшеліктері, сондай-ақ жабындардың беткі қабаты мен көлденең қималары TESCAN MIRA3 LMH сканерлеуші электронды микроскопиясы (СЭМ) көмегімен сипатталды. Жабындардың қаттылығы мен серпімділік модулі FISCHERSCOPE HM 2000 S құрылғысы және WIN-HCU бағдарламалық қамтамасыздандыруы арқылы өлшенді. Беткі қабаттың кедір-бұдырлығы (Ra) ГОСТ 25142-82 стандартына сәйкес 130 профилометрінің көмегімен өлшенді. Трибологиялық сынақтар TRb3 Anton Paar трибометрінде ASTM G 133-95 және ASTM G 99 халықаралық стандарттарына сәйкес, құрғақ үйкеліс жағдайында, бөлме температурасында және кері-қайтымды қозғалыста орындалды. Үлгілердің коррозияға төзімділігін бағалау үшін потенциодинамикалық поляризация әдістері қолданылды. Поляризацияны және тиісті өлшеулерд Научная новизна проекта заключается в том, что: ˗ впервые был предложен новый способ получения теплозащитных градиентных покрытий на основе NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 методом детонационного напыления, состоящее из нижнего жаростойкого слоя с постепенным переходом на термобарьерный слой из керамики применением двух дозаторов в автоматизированном режиме. ˗ Были получены новые фундаментальные данные о износостойкости и теплостойкости при высоких температурах теплозащитных градиентных покрытий на основе NiCrAlY/ZrO2-Y2O3. Определены оптимальные условия для металлического покрытия на основе NiCrAlY: объем заполнения ствола 35%, соотношение O₂/C₂H₂ — 0,97 и дистанция напыления 50 мм. Для керамического покрытия YSZ оптимальными условиями являются объем заполнения ствола 61%, соотношение O₂/C₂H₂ — 2,529 и дистанция напыления 200 мм. Разработаны два режима нанесения градиентных покрытий с использованием детонационного напыления. В первом режиме (1D1) количество выстрелов для NiCrAlY уменьшалось от 5 до 1, а для YSZ увеличивал Жобаның ғылыми жаңалығы келесідей: Алғаш рет NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 негізінде жаңа жылу оқшаулағыш градиенттік жабындарды алу әдісі ұсынылды. Бұл әдіс автоматтандырылған режимде екі дозаторды қолдану арқылы металдан жасалған төменгі жылуға төзімді қабаттан керамикалық термобарьерлік қабатқа біртіндеп ауысатын жабынды детонациялық бүрку арқылы жүзеге асырылады. NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 негізіндегі жылу оқшаулағыш градиенттік жабындардың жоғары температурадағы тозуға төзімділігі мен жылуға төзімділігі туралы жаңа іргелі мәліметтер алынды. NiCrAlY негізіндегі металл жабындары үшін оңтайлы жағдайлар анықталды: оқпанды толтыру көлемі – 35%, O₂/C₂H₂ қатынасы – 0,97, және бүрку қашықтығы – 50 мм. Керамикалық YSZ жабындысы үшін оңтайлы параметрлер: оқпанды толтыру көлемі – 61%, O₂/C₂H₂ қатынасы – 2,529, және бүрку қашықтығы – 200 мм. Детонациялық бүрку арқылы градиенттік жабындарды жағудың екі режимі әзірленді. Бірінші режимде (1D1) NiCrAlY үшін ату саны 5-тен 1-ге дейін азайтылып, ал YSZ үшін 1-ден 20-ға дейін көбейтілді, бұл м Принципиальные отличия идеи проекта от существующих аналогов заключаются в том, что получение теплозащитных градиентных покрытий осуществляется путем нанесения керамических и металлических слоев, состоящих из нижнего металлического слоя на основе никеля (NiCrAlY) и верхнего керамического слоя порошка оксида циркония (ZrO2), стабилизированного оксидом иттрия (Y2O3). В этом слое содержание керамики плавно увеличивается от металлического слоя к керамическому слою с использованием двух дозаторов в автоматизированном режиме. Предлагаемый способ получения теплозащитных градиентных покрытий является простым и экономически более выгодным, не требует использования сложной конструкции установки и позволяет сократить число этапов технологических процессов. Это позволяет повысить ресурс газотурбинных двигателей (ГТД), что дает существенный социально-экономический эффект. Жобаның идеясының принципиалды айырмашылықтары қазіргі аналогтардан мынада: жылу оқшаулағыш градиенттік жабындар керамикалық және металл қабаттарын жағу арқылы алынады. Бұл процесс төменгі металл қабатынан (NiCrAlY) және үстіңгі керамикалық қабаттан (ZrO2) тұрады, ол итрий оксидімен (Y2O3) тұрақтандырылған. Керамика құрамының мөлшері металл қабатынан керамикалық қабатқа қарай біртіндеп артып отырады, автоматтандырылған режимде екі дозаторды қолдану арқылы жүзеге асырылады. Ұсынылған жылу оқшаулағыш градиенттік жабындарды алу әдісі қарапайым және экономикалық жағынан тиімді, күрделі құрылымды орнатуды қажет етпейді, сонымен қатар технологиялық процестердің кезеңдерін қысқартуға мүмкіндік береді. Бұл әдіс газ турбиналарының (ГТД) ресурстарын арттыруға көмектеседі, бұл маңызды әлеуметтік-экономикалық әсер береді. Внедрение в промышленный сектор находится на стадии лаборторных и преднатурных испытаний. Өнеркәсіп секторына енгізу зертханалық және алдын ала тәжірибелік сынақтар кезеңінде тұр. Эффективность слоисто-градиентного теплозащитного покрытия NiCrAlY/ZrO₂-Y₂O₃, используемого для защиты лопаток газотурбинных двигателей (ГТД), может быть охарактеризована следующими аспектами: Микроструктурные исследования подтвердили отсутствие трещин и дефектов, что свидетельствует о высокой качестве адгезии. Покрытие обладает хорошей коррозионной стойкостью благодаря устойчивому пассивирующему слою при воздействии хлоридов, что делает его более долговечным в агрессивных средах. Постепенное изменение состава покрытия от металлического к керамическому слою снижает термические напряжения, что уменьшает риск образования трещин и отслаивания покрытия при высоких температурах и частых циклах термического воздействия. Таким образом, покрытие NiCrAlY/ZrO₂-Y₂O₃ эффективно защищает лопатки ГТД, улучшая их термостойкость, износостойкость и сопротивляемость коррозии. Оптимизация процесса нанесения и контроль толщины покрытия помогают продлить срок службы компонентов двигателя. NiCrAlY/ZrO₂-Y₂O₃ қабатты-градиентті жылу қорғаныс жабындарының тиімділігі газтурбиналық қозғалтқыштардың (ГТҚ) қалақтарын қорғау үшін келесі аспектілермен сипатталуы мүмкін: Микроструктуралық зерттеулерде жарықтар мен ақаулардың болмауы дәлелденді, бұл адгезияның жоғары сапасын көрсетеді. Жабын хлоридтердің әсеріне төзімді пассивті қабаттың арқасында жақсы коррозияға төзімділікке ие, бұл оны агрессивті ортада неғұрлым ұзақ мерзімді етеді. Жабынның құрамының металлдан керамикалық қабатқа біртіндеп өзгеруі термиялық кернеулерді төмендетіп, жоғары температура мен жиі термиялық циклдер кезінде жарықтар мен қабаттың қабыршақтану қаупін азайтады. Осылайша, NiCrAlY/ZrO₂-Y₂O₃ жабыны ГТҚ қалақтарын тиімді қорғайды, олардың жылуға төзімділігін, тозуға төзімділігін және коррозияға төзімділігін жақсартады. Жабынды жағу процесін оңтайландыру және оның қалыңдығын бақылау қозғалтқыш компоненттерінің қызмет ету мерзімін ұзартады. Анализ результатов исследований показал, что слоисто-градиентное покрытие на основе NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 является эффективным решением для защиты лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) энергетических установок, работающих в условиях высоких температур и значительных термических нагрузок. Керамический термобарьерный слой на основе ZrO2-Y2O3 обеспечивает надежную теплоизоляцию, значительно снижая тепловую нагрузку на конструкционные материалы лопаток. Связующий слой NiCrAlY обеспечивает прочную адгезию термобарьерного покрытия к подложке, что повышает долговечность покрытия в условиях экстремальных температурных циклов. Данный метод покрытия может заменить традиционные методы защиты, предлагая улучшенные характеристики и более длительный срок службы деталей, что особенно важно для повышения эффективности и надежности работы энергетических установок. Анализ нәтижелері бойынша, NiCrAlY/ZrO2-Y2O3 негізіндегі қабатты-градиенттік жабындар энергетикалық қондырғылардың газ турбиналарының (ГТД) лопаткаларын жоғары температуралар мен елеулі термиялық жүктемелер жағдайларында қорғаудың тиімді шешімі болып табылады. ZrO2-Y2O3 негізіндегі керамикалық термобарьерлік қабат сенімді жылу оқшаулауды қамтамасыз етеді, лопаткалардың конструкциялық материалдарына түсетін жылулық жүктемені айтарлықтай төмендетеді. NiCrAlY байланыстырғыш қабаты термобарьерлік жабынды негізге берік адгезиямен қамтамасыз етеді, бұл экстремалды температура циклі жағдайында жабынның ұзақ қызмет етуін арттырады. Бұл жабын алу әдісі дәстүрлі қорғау әдістерін ауыстыра алады, жақсартылған сипаттамалары мен бөлшектердің ұзақ қызмет ету мерзімін ұсына отырып, энергетикалық қондырғылардың тиімділігі мен сенімділігін арттыру үшін ерекше маңызды. |
||
UDC indices | ||
621.45.038.74 | ||
International classifier codes | ||
53.37.35; 55.57.31; 55.37.29; | ||
Readiness of the development for implementation | ||
Key words in Russian | ||
теплозащитное покрытие; градиентная структура; детонационное напыление; лопатки турбин; износостойкость; коррозия; | ||
Key words in Kazakh | ||
жылудан қорғайтын жабын; градиент құрылымы; детонациялық бүрку; турбина қалақтары; тозуға төзімділік; коррозия; | ||
Head of the organization | Төлеген Мұхтар Әділбекұлы | кандидат юридических наук / ассоциированный профессор |
Head of work | Әділқанова Меруерт Әділқанқызы | Phd / ассоциированный профессор |
Native executive in charge | Буйткенов Дастан Болатулы | нет |