УСТОЙЧИВЫЕ К КАПЛЕУДАРНОЙ ЭРОЗИИ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК И ДРУГИХ КОМПОНЕНТОВ

1. Устойчивый к эрозии и коррозии нанесенный на подложку материал, причем материал содержит легированный углеродом металлический вольфрам в практически однородной наноструктуре, в которой практически отсутствует кислород, за исключением частей поверхности, открытых для воздуха или влаги, и при этом материал имеет столбчатую кристаллическую микроструктуру.
2. Устойчивый к каплеударной эрозии нанесенный на подложку покровный материал, причем материал содержит легированный углеродом металлический вольфрам в практически однородной наноструктуре, в которой практически отсутствует кислород, за исключением частей поверхности, открытых для воздуха или влаги, и при этом материал имеет столбчатую кристаллическую микроструктуру.
3. Материал по п. 1 или 2, в котором металлический вольфрам легирован углеродом в количестве, составляющем 0,0001 до 0,37 мас.% по отношению к полной массе материала; необязательно в количестве, составляющем 0,0001 до 0,21 мас.% по отношению к полной массе материала.
4. Материал по любому предшествующему пункту, состоящий в основном из легированного углеродом металлического вольфрама, необязательно дополнительно легированного фтором.
5. Материал по любому предшествующему пункту, в котором металлический вольфрам дополнительно легирован фтором.
6. Материал по п. 5, в котором металлический вольфрам легирован фтором в количестве, составляющем 0,0004 до 0,31 мас.% по отношению к полной массе материала; необязательно в количестве, составляющем 0,0014 до 0,19 мас.% по отношению к полной массе материала.
7. Материал по п. 5 или 6, причем в материале практически отсутствуют оксифториды.
8. Материал по любому предшествующему пункту, причем материал не проявляет характеристические пики включений, имеющих кристаллическую структуру A15, при исследовании посредством рентгеновского дифракционного анализа.
9. Материал по любому предшествующему пункту, причем материал не проявляет характеристические пики карбидов вольфрама, имеющих кристаллическую структуру A15, при исследовании посредством рентгеновского дифракционного анализа.
10. Материал по любому предшествующему пункту, причем материал является практически непористым.
11. Материал по любому из пп. 1-9, причем материал имеет пористость, составляющую менее чем 0,5 об.%, необязательно менее чем 0,3 об.%, необязательно менее чем 0,2 об.%, необязательно менее чем 0,15 об.%.
12. Материал по любому предшествующему пункту, содержащий в своем составе от 97,60 до 99,99 мас.% вольфрама.
13. Материал по любому предшествующему пункту, имеющий твердость, составляющую от 4,4 ГПа до 19 ГПа, необязательно от 8 ГПа до 16 ГПа.
1/2
14. Материал по любому предшествующему пункту, имеющий вязкость разрушения, составляющую по меньшей мере 9 МПа⋅м.
15. Материал по любому предшествующему пункту, причем в материале практически отсутствуют поры, пустоты и/или включения, которые действуют в качестве концентраторов механических напряжений.
16. Материал по любому предшествующему пункту, нанесенный на подложку посредством химического осаждения из газовой фазы.
17. Нанесенный на подложку материал по п. 16, причем материал имеет остаточное напряжение сжатия, составляющее от 520 МПа до 5,3 ГПа, необязательно от 810 МПа до 2,63 ГПа.
18. Нанесенный на подложку материал по п. 16 или 17, причем материал имеет толщину, составляющую по меньшей мере 15 мкм, необязательно по меньшей мере 50 мкм.
19. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 16-18, причем материал имеет толщину, составляющую не более чем 200 мкм, необязательно не более чем 100 мкм.
20. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 16-19, имеющий поверхностную шероховатость Ra, составляющую менее чем 1 мкм, необязательно менее чем 0,2 мкм.
21. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 16-20, причем материал, нанесенный посредством химического осаждения из газовой фазы, имеет поверхностную шероховатость Ra, превышающую не более чем на 1 мкм поверхностную шероховатость подложки, без необходимости какого-либо полирования после осаждения.
22. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 16-21, содержащий по меньшей мере более мягкий покровный слой, расположенный ближе к подложке и состоящий в основном из металлического вольфрама, необязательно легированного фтором, и более твердый покровный слой, содержащий материал по любому из пп. 1-15.
23. Нанесенный на подложку материал по п. 22, в котором металлический вольфрам более мягкого слоя легирован фтором в количестве, составляющем 0,0004 до 0,31 мас.% по отношению к полной массе более мягкого слоя; необязательно в количестве, составляющем 0,0014 до 0,19 мас.% по отношению к полной массе более мягкого слоя.
24. Нанесенный на подложку материал по п. 22 или 23, дополнительно содержащий переходный слой между более мягким слоем и более твердым слоем.
25. Нанесенный на подложку материал по п. 24, в котором концентрация углерода в переходном слое увеличивается в направлении от более мягкого слоя к более твердому слою.
26. Нанесенный на подложку материал по п. 24 или 25, в котором переходный слой имеет толщину, составляющую по меньшей мере 0,01 мкм, необязательно по меньшей мере 0,1 мкм.
27. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 22-26, в котором соотношение толщины более мягкого слоя и толщины более твердого слоя составляет от 1:10 до 10:1.
28. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 22-27, в котором полная толщина более мягких и более твердых слоев и необязательно переходного слоя (слоев) составляет от 1 до 50 мкм.
29. Нанесенный на подложку материал по любому из пп. 16-28, содержащий множество пар более мягких и более твердых слоев, которые образуют многослойную структуру чередующихся слоев.
30. Нанесенный на подложку материал по п. 29, содержащий от 2 до 100 пар более мягких и более твердых слоев.
31. Турбинная или компрессорная лопатка или лопасть, по меньшей мере частично покрытая материалом по любому из пп. 1-15.
32. Турбинная или компрессорная лопатка или лопасть по п. 31, причем лопатка или лопасть представляет собой лопатку или лопасть паровой турбины или парового компрессора.
33. Крыльчатка насоса, пропеллер, клапан или другой компонент, подвергающийся кавитации в жидкости и по меньшей мере частично покрытый материалом по любому из пп. 1-15.
34. Способ придания устойчивости к каплеударной эрозии турбинной или компрессорной лопатке или лопасти, причем способ включает по меньшей мере частичное покрытие лопатки или лопасти материалом по любому из пп. 1-30 посредством химического осаждения из газовой фазы.
35. Способ по п. 34, в котором лопатка или лопасть представляет собой лопатку или лопасть паровой турбины или парового компрессора.
36. Способ придания устойчивости к кавитации крыльчатке насоса, пропеллеру, клапану или другому компоненту, причем способ включает по меньшей мере частичное покрытие компонента материалом по любому из пп. 1-30 посредством химического осаждения из газовой фазы.
6
37. Способ изготовления материала по любому из пп. 1-15 посредством химического осаждения из газовой фазы с применением газовой фазы, содержащей смесь WF, водорода, по меньшей мере одного углеводорода и необязательно инертного газа, причем газовая фаза имеет содержание кислорода, составляющее не более чем 10 ч./млн., и содержание воды, составляющее не более чем 3 ч./млн.
38. Способ по п. 37, в котором газовая фаза является неионизированной.
39. Способ по п. 37 или 38, в котором газовая фаза является химически активной в течение процесса осаждения.
6
40. Способ по любому из пп. 37-39, осуществляемый при температуре, составляющей от 320 до 580°C, с применением газовой фазы, содержащей смесь WF, водорода, по меньшей мере одного углеводорода и необязательно инертного газа, при давлении, составляющем от 0,1 до 5 кПа, в течение по меньшей мере 10 минут.
41. Способ по любому из пп. 37-40, в котором по меньшей мере один углеводород содержит или представляет собой газообразный алкан.
6
42. Способ по любому из пп. 37-41, в котором по меньшей мере один углеводород термически активируют посредством нагревания до температуры, составляющей от 500 до 850°C, перед смешиванием с WF и водородом.
43. Способ по любому из пп. 37-42, в котором химическое осаждение из газовой фазы происходит в реакционной камере.
44. Способ по п. 43, в котором реакционную камеру дегазируют посредством нагревания в вакууме перед введением газовой фазы.
45. Способ по п. 43 или 44, в котором реакционную камеру наполняют инертным газом, нагревают и затем вакуумируют перед введением газовой фазы.
46. Способ по любому из пп. 43-45, в котором реакционную камеру исследуют в вакууме каждый раз, когда ее закрывают после открытия, необязательно посредством гелиевого течеискателя.
47. Способ по любому из пп. 43-46, в котором материал выдерживают для охлаждения до 200°C или меньшей температуры перед открытием реакционной камеры.
48. Способ по любому из пп. 37-47, в котором материал после осаждения охлаждают при средней скорости, составляющей от 0,12°C в минуту до 1,9°C в минуту.
49. Способ по любому из пп. 37-48, в котором материал осаждают при скорости, составляющей от 3,5 до 82 мкм в час, необязательно при скорости, составляющей от 4 до 18 мкм в час.
50. Способ придания устойчивости к каплеударной эрозии турбинным или компрессорным лопаткам или лопастям, включающий покрытие лопаток или лопастей материалом по любому из пп. 1-15.
51. Способ придания устойчивости к кавитационной эрозии крыльчаткам насосов, пропеллерам, клапанам или другим компонентам, включающий покрытие компонента материалом по любому из пп. 1-15.