ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЛОПАТОК ТУРБИН ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

© В.В.Казанов, П.Т.Коломыцев, В.М.Самойленко
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2004 г.

Как предвидел К. Э. Циолковский, развитие авиации будет тесно связано с применением в конструкции новых материалов. В настоящее время для защиты лопаточных элементов турбины газотурбинных двигателей применяют все более сложные металлические покрытия. С тенденцией увеличения температуры газа перед турбиной усложняется технология нанесения защитного покрытия, увеличивается количество химических элементов, вводимых в покрытие. В начале развития реактивной авиации лопатки первой ступени турбины, температура материала которых стала достигать 850-950ºС, защищали простым алитированием. Защитный слой наносили по одностадийной технологии методом порошков или шликерным методом. В настоящее время на ряде двигателей температура материала лопаток достигает более 1100ºС. Поэтому возрастают требования к защитным покрытиям, которые должны не только защищать материал лопатки от высокотемпературного окисления, но и препятствовать появлению и развитию трещин в покрытии и поверхностных слоях лопатки. В нашей стране и за рубежом нашли применение конденсационные покрытия, наносимые по одностадийной технологии на установках типа МАП-1. По ряду причин такие покрытия уже не удовлетворяют современным требованиям. В настоящее время наметилась тенденция применения защитных покрытий, наносимых по двух- и трехстадийной технологии с введением в покрытие все большего количества химических элементов, улучшающих защитные свойства наносимого покрытия. Многочисленные исследования, проведенные в том числе и авторами, показали, что основными тенденциями совершенствования металлических защитных покрытий для лопаток газотурбинных двигателей являются:

- переход от одностадийных к двум- и многослойным защитным покрытиям;

- основным механизмом исчерпания защитных свойств алюминидных покрытий при высоких температурах являются диффузионные процессы, главным из которых является диффузия никеля из подложки;

- применение в защитном покрытии диффузионного барьера с введением в его состав большого количества химических элементов;

- комбинированное трехстадийное защитное покрытие с диффузионным барьером с W и Ta, нанесенное на установке МАП-1, с последующим хромоалитированием и нанесением на входную кромку слоя Al-Ni-Y, способно обеспечить работоспособность рабочей лопатки с температурой более 1100ºС в течение более 2000 часов.