Термобарьерные покрытия

Термобарьерные покрытия (TBC, ТБП) — вид покрытий, применяемый для изолирования компонентов, в частности, частей газотурбинных двигателей, работающих при повышенной температуре. Типичные примеры применения покрытий — лопатки турбины, камеры сгорания, системы трубопроводов и сопловой направляющий аппарат. ТБП сделали возможным увеличение рабочей температуры газовых турбин, а следовательно и повышение их КПД.

ТБП характеризуются очень низкой теплопроводностью, это покрытие, поддерживающее большой температурный градиент в случае, когда подвергается воздействию теплового потока. Наиболее часто используемый материал для ТБП — диоксид циркония, стабилизированный иттрием (YSZ), которая показывает сопротивление тепловому удару и тепловой усталости до 1150 °C. YSZ в основном наносится плазменным напылением и электронно-лучевым физическим осаждением из паровой фазы (EBPVD). Также может быть использовано высокоскоростное газопламенное напыление HVOF, в частности износостойкие свойства этого материала также используются для предотвращения износа лопаток[1].

Стандартная технология — алюминировние и предварительное нанесение на материал основы (как правило, жаропрочные сплавы на основе никеля или кобальта) связующего покрытия MCrAlY. Промежуточный слой необходим для компенсации остаточных напряжений, которые могли бы в противном случае развиться в системе покрытий, из-за различия коэффициентов теплового расширения металлической основы и керамического ТБП.

По характеру работ детали можно классифицировать термобарьерные покрытия: а) циклические температурные нагрузки (например лопатки турбин авиадвигателя) б) единичные температурные покрытия (снаряды орудий).

Основной проблемой использования термобарьерных покрытий является разница коэффициентов теплового расширения материалов детали и покрытия. При большой разнице коэффициента в рабочем диапазоне температур детали, происходит растрескивание покрытия, после чего деталь постепенно утрачивает термобарьерные свойства. Данная проблема решается более тщательным подбором материалов.

Примечания
  1. Термобарьерные покрытия


This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.