Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и внедрение результатов исследований жаростойких эмалевых покрытий многоцелевого назначения для сплавов на железной и никелевой основе для перспективных авиационных двигателей

ФИО: Денисова В.С.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Институт: Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов

В настоящее время прогресс в авиастроении во многом определяется возможностями материалов, используемых при создании авиационной техники. Данный проект направлен на решение сложных проблем по созданию турбин, камер сгорания и других деталей авиационных газотурбинных двигателей перспективных изделий нового поколения. Трудность решения этой задачи определяется высокими и сверхвысокими (до 1500°С) температурами эксплуатации, ограничивающими время работы деталей и узлов двигателей, агрессивностью топлив и продуктов их сгорания, применением в двигателях огромного количества разнообразных дорогостоящих и труднообрабатываемых материалов, детали из которых отличаются специальными свойствами, сложностью конструкции, многообразием влияющих на работоспособность эксплуатационных факторов [1].

Современные жаростойкие сплавы для деталей горячего тракта газотурбинных двигателей, такие как ЭП975, ВЖ159, ВЖ172 и др. отличаются сложным легированием и обладают высоким комплексом свойств, что требует обеспечения надёжности их эксплуатации в конструкции авиационной военной и гражданской техники. С целью повышения сопротивляемости сплавов высокотемпературной коррозии созданы жаростойкие эмалевые покрытия, которые регламентируют окисление поверхности металлов, являются барьером на пути агрессивных сред. Жаростойкие эмалевые покрытия обладают прочным сцеплением с металлической подложкой, газоплотностью, высокой жаростойкостью, термостойкостью и коррозионной стойкостью при одновременном воздействии высоких температур и агрессивных сред. Покрытия выдерживают циклические нагрузки, тепловой удар и устойчивы к действию низких температур.

В связи с созданием новейшей авиационной и другой специальной техники, а также восстановлением производства весьма актуальной является задача обеспечения защиты деталей газотурбинных и реактивных двигателей и других деталей специальной техники от высокотемпературной газовой коррозии, возгорания в высокоэнергетических газовых потоках и иных негативных факторов эксплуатации изделий для обеспечения заданных тактико-технических характеристик. Задачей работы является замещение утерянных в связи с реформированием промышленности в 1990-е гг. составов и технологий ряда жаростойких эмалевых покрытий.

Целью данной работы, проводимой на базе ФГУП «ВИАМ», является исследование закономерностей изменения свойств жаростойких эмалевых покрытий на основе фритт в стеклообразующей системе BaO-Al2O3-SiO2 в зависимости от соотношения стеклообразователей и оксидов-модификаторов, особенностей технологии нанесения и формирования покрытия, а также температурных режимов эксплуатации деталей из сталей и сплавов с покрытием. Решением проблемы снижения температур формирования покрытий является реализация эффекта реакционного отверждения, основанного на протекании комплекса реакций при формировании покрытия за счёт введения модифицирующих неоксидных наполнителей.

ФГУП «ВИАМ» занимает ведущие позиции в области развития материаловедения и имеет обширный положительный опыт в области создания и освоения высокотемпературных жаростойких покрытий, которые нашли широкое применение для защиты от окисления и обезлегирования узлов и деталей из металлов и сплавов от высокотемпературной газовой коррозии при длительной эксплуатации изделий, обеспечили увеличение ресурса и надежности изделий авиационно-космической техники при температурах до 1100°С в 1,5–2 раза [2–5]. Современные зарубежные разработки не достигают имеющихся показателей по температуре эксплуатации и жаростойкости эмалевых покрытий [6]. Разрабатываемые технологии получения шихт, фритт, шликеров и покрытий на их основе ориентированы на использование отечественной сырьевой базы и основаны на едином патентно-чистом научно-техническом заделе.

Для комплексного решения научно-исследовательских задач, поставленных в работе, начиная от фундаментальных исследований до выпуска опытных образцов и партий новых материалов, ФГУП «ВИАМ» обладает современной материально-технической (вычислительной техникой, опытно-экспериментальной, испытательной, производственной) базой. Это позволяет осуществлять разработку новых материалов и технологий, проводить комплекс работ по испытаниям основных характеристик материалов, оценку их качества, паспортизацию и сертификацию материалов.

Внедрение технологии получения жаростойких покрытий позволит обеспечить запрос авиастроительной отрасли в эмалевых покрытиях для защиты деталей и узлов газотурбинных двигателей. Получены письма-запросы на создание жаростойких эмалевых покрытий от ведущих предприятий отрасли (ОАО «Кузнецов», ФГУП «НПЦ газотурбостроения «Салют», ФГУП «Приборостроительный завод»).

Создание по результатам НИР наукоемкой продукции обеспечит в дальнейшем перспективу коммерциализации, включая собственное производство, оформление лицензионных договоров с потенциальными заказчиками на технологию получения жаростойкого покрытия. По итогам работы запланирована подача заявки на патент.

Запланировано проведение исследований и разработка технологии получения полифункциональого жаростойкого эмалевого покрытия в течение трёх лет. В течение первого и второго года реализации проекта запланирован выбор состава покрытия, отработка технологии получения, синтез и исследование закономерностей изменения свойств жаростойких эмалевых покрытий на основе фритт в стеклообразующей системе BaO-Al2O3-SiO2 в зависимости от соотношения стеклообразователей и оксидов-модификаторов. Предусмотрена публикация научных статей, выпуск нормативной документации и внедрение технологии в производство.