ИЗДЕЛИЕ ИЗ НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА

Полезная модель относится к изделиям из никелевых сплавов, в частности, к лопаткам турбин и компрессоров, используемых в авиационной промышленности, энергетике, машиностроении.
Известно изделие из никелевого сплава, содержащее алюминидное покрытие на поверхности (см. Братухин А.Г., Язов Г.К., Карасев Б.Е. и др. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1997, с.131-143).
Недостаток известного изделия - ограниченный диапазон его рабочих условий, так как данное изделие применимо только для работы в заданном температурном диапазоне, однако, оно неприменимо для работы при одновременном воздействии высоких температур и повышенных знакопеременных механических нагрузок, что обусловлено недостаточно высокими прочностными характеристиками покрытия, и может привести в процессе эксплуатации изделия к выкрашиванию жаростойкого покрытия, а также диффузионной зоны «основа - покрытие», что является возможной причиной возникновения микротрещин, что отрицательно скажется на надежности изделия и его долговечности.
Технический результат предложенной полезной модели - расширение диапазона рабочих условий, а именно повышение усталостной прочности и жаростойкости изделия.
Указанный технический результат достигается тем, что в изделии из никелевого сплава, содержащем покрытие, согласно полезной модели, покрытие выполнено из нитрида титана, насыщенного алюминием диффузионным циркуляционным методом.
Покрытие из нитрида титана, диффузионным циркуляционным методом насыщенного алюминием, расширяет диапазон рабочих условий изделия: повышается усталостная прочность изделия за счет формирования при алитировании нитрида титана высоких остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое изделия, обеспечивающих высокое сопротивление материала изделия знакопеременным механическим нагрузкам; повышается жаростойкость изделия благодаря высоким защитным свойствам алюминия от окисления при высоких температурах.
Покрытие может быть расположено на части поверхности изделия, что позволяет нанести покрытие только на участки, нуждающиеся в защите, что приводит к снижению затрат при изготовлении и ремонте изделия.
В качестве изделия может быть использована лопатка компрессора или газовой турбины.
В качестве изделия может быть использована рабочая охлаждаемая лопатка газовой турбины, выполненная, например, из никелевого сплава, причем покрытие из нитрида титана, насыщенного алюминием, выполнено на хвостовике.
Работа рассмотрена на примере работы рабочей охлаждаемой лопатки турбины газотурбинного двигателя, содержащей перо и хвостовик.
г
При работе газотурбинного двигателя рабочие лопатки турбины испытывают разнообразные нагрузки, в частности, от действия центробежных сил, вызывающих напряжения растяжения, изгиба и кручения, а также воздействие высокотемпературного газового потока (Т=1450-1800 К). При этом хвостовик лопатки испытывает дополнительные знакопеременные механические нагрузки, вызванные вибрационным воздействием газовых сил. Выполнение покрытия на поверхности хвостовика лопатки из нитрида титана, диффузионным циркуляционным методом насыщенного алюминием, позволяет повысить как прочностные характеристики хвостовика, так и защитить хвостовик от воздействия высокотемпературной газовой среды, и, как следствие, повысить надежность двигателя в целом.