|
DOI: 10.14489/hb.2014.05.pp.015-019
Ахметгареева А. М., Ильинкова Т. А., Балдаев С. Л., Мазилин И. В., Жуков А. О.
МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ МЕТОДОМ ПРОПИТКИ
(с. 15-19)
Аннотация. Теплозащитные покрытия (ТЗП) применяются для защиты деталей горячего тракта газотурбинного двигателя (ГТД) от воздействия высоких температур, коррозии и износа. Объемная пористость керамического слоя защитного покрытия обусловливает эффективную релаксацию нормальных напряжений в вершинах мезотрещин, возникающих при нагружении образцов с покрытием, также она благоприятна с точки зрения коэффициентов термического расширения и теплопроводности. Однако оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, применяющийся на сегодняшний день в качестве керамического слоя, не является барьером для кислорода. Поэтому особое внимание следует обратить как на подслой, играющий роль барьера для кислорода между подложкой и керамикой, так и на методы модифицирования верхнего керамического слоя ТЗП. В статье представлены результаты металлографического исследования и испытаний на сопротивляемость сульфидной коррозии плазменных керамических теплозащитных покрытий на основе оксида циркония ZrO2/Y2O3 93/7, модифицированных методом пропитки ортофосфорной кислотой и фосфатом алюминия. Результаты испытаний продемонстрировали наличие положительного эффекта от применения пропитки – повышение стойкости к горячей коррозии.
Ключевые слова: теплозащитное покрытие на основе оксида циркония; модифицирование; пропитка; ортофосфорная кислота; фосфат алюминия.
Ahmetgareeva A. M., Ilinkova T. A., Baldaev S. L., Mazilin I. V., Zhukov A. O.
SURFACE MODIFICATION OF CERAMIC ZIRCONIA BASED THERMAL BARRIER COATINGS BY SEALING
(pp. 15-19)
Abstract. Thermal barrier coatings (TBC) are used to protect parts of hot section of gas turbine engine (GTE) from exposure to high temperatures, corrosion and wear. Volume porosity of ceramic layer coating causes the effective relaxation of normal stress in mezocracks peaks, which arising in loading the coating samples. It is also favorable from the viewpoint of the thermal expansion coefficient and thermal conductivity. However, zirconia stabilized with yttria, which is used today as a ceramic layer, not a barrier to oxygen. Therefore, special attention should be given to the sub-layer that acts as a barrier to oxygen between the substrate and the ceramic, and to the methods of modification of the ceramic TBC topcoat. This paper presents the results of metallographic examination and testing to sulfide corrosion resistance of zirconia based TBC, ZrO2/Y2O3 93/7, modified by sealing with phosphoric acid and aluminum phosphate. The test results have demonstrated the positive effect of impregnation – increase resistance to hot corrosion.
Keywords: Zirconia based thermal barrier coating; Modification; Sealing; Impregnation; Orthophosphoric acid; Aluminum phosphate.
А. М. Ахметгареева (ООО «Технологические системы защитных покрытий», Москва, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева – КАИ,Казань) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Т. А. Ильинкова (Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева – КАИ,Казань)
С. Л. Балдаев, И. В. Мазилин, А. О. Жуков (ООО «Технологические системы защитных покрытий», Москва)
A. M. Ahmetgareeva (Technological System of Protective Coatings, Ltd, Moscow, Kazan National Research Technical University named A. N. Tupolev, Kazan) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
T. A. Ilinkova (Kazan National Research Technical University named A. N. Tupolev, Kazan)
S. L. Baldaev, I. V. Mazilin, A. O. Zhukov (Technological System of Protective Coatings, Ltd, Moscow
1. Ohmori A., Zhou Z., Inoue K., Murakami K. & Sasaki T. Sealing and Strengthening of Plasma-Sprayed ZrO2 Coating by Liguid Mn Alloy Penetration Treatment // in Thermal Spraying, High Temperature Society of Japan. Japan. Osaka University. 1995. V. 567. Р. 549 – 554.
2. Ahmaniemi S., Vuoristo P., Mäntylä T. Effect of Aluminum Phosphate Sealing Treatment on Properties of Thick Thermal Barrier Coating // in Thermal Spray: Surface Engineering via Applied Research. ASM International. Materials Park. OH-USA. 2000. Р. 1087 – 1092.
3. Ahmaniemi S., Vuoristo P., Mäntylä T. Sealing Procedures for Thick Thermal Barrier Coatings // Journal of Thermal Spray Technology. 2002. V. 11, № 3. Р. 320 – 332.
4. Ahmaniemi S., Tuominen J., Vuoristo P., Mäntylä T. Microstructure and Characterization of Zirconia-Yttria Coatings Formed in Laser and Hybrid Spray Process // Surface and Coating Technology. 2002. Р. 412 – 417.
5. Zaplatynsky I. Performance of Laser-Glazed Zirconia Thermal Barrier Coatings in Cyclic Oxidation and Corrosion Burner Rig Test // Thin Solid Films. 1982. V. 95. Р. 275 – 284.
6. Khor K. A., Tana S. Pulsed Laser Processing of Plasma Sprayed Thermal Barrier Coating // Journal of Material Process Technology. 1997. V. 66. Р. 4 – 8.
7. Zhou Z., Eguchi N., Shirasawa H., Ohmori A. Microstructure and Characterization of Zirconia-Yttria Coatings Formed in Laser and Hybrid Spray Process // Journal of Thermal Spray Technology. 1999. V. 8, № 3. Р. 405 – 413.
8. Ferriere A., Lestrade L., Rouanet A. Solar Furnace Surface Treatment of Plasma-Sprayed Thermal Barrier Coatings // Journal of Thermal Spray Technology. 1994. V. 3, № 4. Р. 362 – 370.
9. Khor K. A., Loh N. L. Hot Isostatic Pressing of Plasma Sprayed Thermal Barrier Coating Systems // Materials and Manufacturing Processes. 1995. V. 10, № 6. Р. 1241 – 1256.
10. Troczynski T., Yang Q., John G. Post-Deposition Treatment of Zirconia Thermal Barrier Coatings Using Sol-Gel Alumina // Journal of Thermal Spray Technology. 1999. V. 8, № 2. Р. 229 – 234.
11. Haanappel V. A., Scharenborg J. B., Corbach H. D. et al. Can Thermal Barrier Coatings be Sealed by Metal-Organic Chemical Vapour Deposition of Silica and Alumina // High Temperature Material Processes. 1995. V. 14, № 2. Р. 57 – 66.
12. O’Hara M., Duga J., Sheets H. Studies in Phosphate Bonding, Ceramic Bulletin 51 (1972), Р. 590 – 595.
13. Vippola M., Ahmaniemi S., Keranen J., Vuoristo P. et al. Aluminum Phosphate Sealed Alumina Coating: Characterization of Microstructure, Materials Science & Engi¬neering A, In Print, 2001.
14. Соколова С. В. Модификация штучных огнеупоров с целью повышения их физико-термических характеристик. Самара: СамГУПС.
1. Ohmori A., Zhou Z., Inoue K., Murakami K. & Sasaki T. (1995). Sealing and strengthening of plasma-sprayed ZrO2 coating by liquid Mn alloy penetration treatment. Thermal Spraying, High Temperature Society of Japan, 567, pp. 549-554.
2. Ahmaniemi S., Vuoristo P., Mäntylä T. (2000). Effect of aluminum phosphate sealing treatment on properties of thick thermal barrier coating. Thermal Spray: Surface Engineering via Applied Research. ASM International. Materials Park. OH-USA, pp. 1087-1092.
3. Ahmaniemi S., Vuoristo P., Mäntylä T. (2002). Sealing procedures for thick thermal barrier coatings. Journal of Thermal Spray Technology, 11(3), pp. 320-332. doi: http://dx.doi.org/10.1361/105996302770348718
4. Ahmaniemi S., Tuominen J., Vuoristo P., Mäntylä T. (2002). Microstructure and characterization of zirconia-yttria coatings formed in laser and hybrid spray process. Surface and Coating Technology, pp. 412-417.
5. Zaplatynsky I. (1982). Performance of laser-glazed zirconia thermal barrier coatings in cyclic oxidation and corrosion burner rig test. Thin Solid Films, 95, pp. 275-284.
6. Khor K. A., Tana S. (1997). Pulsed laser processing of plasma sprayed thermal barrier coating. Journal of Material Process Technology, 66, pp. 4-8.
7. Zhou Z., Eguchi N., Shirasawa H., Ohmori A. (1999). Microstructure and characterization of zirconia-yttria coatings formed in laser and hybrid spray process. Journal of Thermal Spray Technology, 8(3), pp. 405-413.
8. Ferriere A., Lestrade L., Rouanet A. (1994). Solar furnace surface treatment of plasma-sprayed thermal barrier coatings. Journal of Thermal Spray Technology, 3(4),pp. 362-370.
9. Khor K. A., Loh N. L. (1995). Hot isostatic pressing of plasma sprayed thermal barrier coating systems. Materials and Manufacturing Processes, 10(6), pp. 1241-1256.
10. Troczynski T., Yang Q., John G. (1999). Post-deposition treatment of zirconia thermal barrier coatings using sol-gel alumina. Journal of Thermal Spray Technology, 8(2), pp. 229-234.
11. Haanappel V. A., Scharenborg J. B., Corbach H. D. et al. (1995). Can thermal barrier coatings be sealed by metal-organic chemical vapour deposition of silica and alumina. High Temperature Material Processes, 14(2), pp. 57-66.
12. O’Hara M., Duga J., Sheets H. (1972). Studies in phosphate bonding. Ceramic Bulletin, 51, pp. 590-595.
13. Vippola M., Ahmaniemi S., Keranen J., Vuoristo P. et al. (2001). Aluminum phosphate sealed alumina coating: Characterization of microstructure. Materials Science & Engineering A, In Print.
14. Sokolova S. V. Modification of piece refractories in order to improve their physical and thermal characteristics. Samara: SamGUPS.
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 250 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа статьи заполните форму:
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 250 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please fill out the form below:
.
.
|
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»