СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ БЛОКА СОПЛОВЫХ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН ИЗ НИКЕЛЕВЫХ И КОБАЛЬТОВЫХ СПЛАВОВ К ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ

1. Способ повышения стойкости блока сопловых лопаток турбомашин из никелевых и кобальтовых сплавов к термомеханическим нагрузкам, при котором на внешних поверхностях верхней и нижней полок блока и пера лопатки формируют жаростойкое покрытие, затем наносят теплозащитный керамический слой, отличающийся тем, что теплозащитный керамический слой наносят только на внешние поверхности нижней полки и пера лопатки, а также на поверхность переходной зоны между верхней полкой и пером лопатки, причем теплозащитный керамический слой наносят толщиной, обеспечивающей, в процессе эксплуатации соплового блока, компенсацию разности температур между материалом лопатки и материалами верхней и нижней полок.
-3
-4
-3
-4
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование жаростойкого покрытия осуществляют путем нанесения первого и второго жаростойких слоев, причем в качестве материала первого жаростойкого слоя используют сплав состава: Si - от 4,0 до 12,0%; Y - от 1,0 до 2,0%; Al - остальное, причем первый жаростойкий слой толщиной от 10 до 70 мкм наносят вакуумным ионно-плазменным, или электронно-лучевым, или магнетронным методом, с последующим диффузионным отжигом при температуре 1000-1050°C в течение от 2 до 5 ч в вакууме от 10 до 10 мм рт.ст., затем вакуумным ионно-плазменным, или электронно-лучевым, или магнетронным методом наносят второй жаростойкий слой толщиной от 8 до 60 мкм состава Cr - 18 до 30%, Al - 5 до 13%, Y - от 0,2 до 0,65%, Ni - остальное, вновь подвергают отжигу в вакууме от 10 до 10 мм рт.ст., при температуре 930-960°C в течение от 2 до 5 ч, затем газотермическим методом наносят дополнительный подслой толщиной от 5 до 20 мкм состава Cr - 18 до 30%, Al - 5 до 13%, Y - от 0,2 до 0,65%, Ni - остальное.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионно-плазменным методам и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме наносят жаростойкое покрытие толщиной от 10 до 70 мкм, а в качестве материала покрытия используют либо сплав системы MeCrAlY, где Me - Ni, Co, NiCo, NiPtAl, либо сплав состава: Si - от 4,0 до 12,0%; Y - от 1,0 до 2,0%; Al - остальное, либо сплав состава: Cr - от 18 до 34%; Al - от 3 до 16%; Y - от 0,2 до 0,7%; Ni - остальное или состава: Cr - от 18 до 34%; Al - от 3 до 16%; Y - от 0,2 до 0,7%; Co - от 16 до 30%; Ni - остальное, причем нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, N, Si или их сочетанием, которую проводят до образования микро- или нанослоя, разделяющего жаростойкий слой на микрослои, а количество микрослоев в жаростойком слое составляет от 3 до 1000.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование жаростойкого покрытия осуществляют путем нанесения газотермическим методом жаростойкого слоя толщиной от 6 до 80 мкм.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве газотермического метода используют плазменное напыление, а в качестве жаростойкого материала используют либо сплав системы MeCrAlY, где Me - Ni, Со, NiCo, NiPtAl, либо сплав состава: Si - от 4,0 до 12,0%; Y - от 1,0 до 2,0%; Al - остальное, либо сплав состава: Cr - от 18 до 34%; Al - от 3 до 16%; Y - от 0,2 до 0,7%; Ni - остальное или состава: Cr - от 18 до 34%; Al - от 3 до 16%; Y - от 0,2 до 0,7%; Co - от 16 до 30%; Ni - остальное.
10
20
2
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого покрытия проводят ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки ионами, выбранными из следующих элементов: Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si или их сочетанием при энергии ионов от 0,2 до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 10 до 5·10 ион/см,
2
3
2
7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что керамический слой состава YO - 5…9 вес.%, ZrO - остальное, наносят толщиной от 10 до 300 мкм, а нанесение слоя керамического материала осуществляют газотермическим, и/или ионно-плазменным, и/или магнетронным методами и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.
-3
8. Способ по любому из пп.1, 3-5, отличающийся тем, что лопатку с нанесенными слоями покрытия подвергают отжигу при температуре от 800 до 1050°C в течение от 2 до 5 ч в вакууме не хуже от 10 мм рт.ст.
-3
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что лопатку с нанесенными слоями покрытия подвергают отжигу при температуре от 800 до 1050°C в течение от 2 до 5 ч в вакууме не хуже от 10 мм рт.ст.
-3
10. Способ по п.7, отличающийся тем, что лопатку с нанесенными слоями покрытия подвергают отжигу при температуре от 800 до 1050°C в течение от 2 до 5 ч в вакууме не хуже от 10 мм рт.ст.
11. Способ по любому из пп.1-5, 9, 10, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой или слои из Ta, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 3,0 мкм.
12. Способ по п.6, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Ta, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 3,0 мкм.
13. Способ по п.7, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Ta, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 3,0 мкм.
14. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Та, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 3,0 мкм.
15. Способ по любому из пп.1-5, 9, 10, 12-14, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя дополнительно наносят слой из Та, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 2,0 мкм.
16. Способ по п.6, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя дополнительно наносят слой из Та, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 2,0 мкм.
17. Способ по п.7, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя дополнительно наносят слой из Та, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 2,0 мкм.
18. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя дополнительно наносят слой из Та, Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 до 2,0 мкм.
19. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя поверхность лопатки подвергают электролитно-плазменной полировке.
20. Способ по п.6, отличающийся тем, что перед ионно-имплантационной обработкой поверхность лопатки подвергают электролитно-плазменной полировке.
21. Способ по п.11, отличающийся тем, что перед нанесением слоев из Та, Nb, Pt, Cr или их сочетания поверхность лопатки подвергают электролитно-плазменной полировке.