Введение 4
Патентный поиск 6
ГЛАВА 1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Назначение и типы защитных покрытий 9
1.2. Условия эксплуатации лопаток газотурбинного двигателя 14
1.3 Применяемые теплозащитные покрытия на лопатках газотурбинного двигателя 17
1.4 Методы исследования в условиях 4-х точечного изгиба 19
1.5 Модуль Юнга покрытий 24
1.6 Способы плазменного напыления и применяемые материалы 29
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 34
2.1 Материал детали «Лопатка» турбинного двигателя 34
2.2 Материалы, использованные для напыления теплозащитных покрытий по опытной технологии 35
2.3 Плазменные установки для напыления теплозащитных покрытий 38
2.4 Методика подготовки образцов для тензометрического исследования 43
2.4.1 Отбор образцов 43
2.4.2 Подготовка образцов к испытанию. Наклеивание
тензодатчиков 44
2.4.3 Технология испытания образцов на 4-х точечный изгиб. Режим работы разрывной машины FPZ 100/1 48
2.4.4 Тензометрирование отдельных слоев многослойной пластины
цифровым измерителем деформации 51
2.4.5 Измерение деформаций с помощью автоматизированного
программного аппаратного комплекса ACTest 53
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 57
3.1 Исследование деформационных характеристик ТЗП 57
3.2 Определение модуля Юнга исследуемых образцов 59
3.3 Анализ и статистическая обработка данных 63
ГЛАВА4.ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 80
4.1 Формирование этапов технологического процесса 84
4.2 Практическое применение результатов исследования на теплозащитных покрытиях 86
ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 89
ГЛАВА 6. ОСВЕЩЕНИЕ, ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ВОДОСНАБЖЕНИЕ
И КАНАЛИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 94
Заключение 98
Список использованной литературы 99
Приложение 1.
В современной авиационной промышленности уделяется большое внимание вопросам повышения надежности, экономичности и ресурса выпускаемых двигателей летательных аппаратов. Решение их требует применение материалов, способных работать в различных агрессивных средах, в условиях высоких температур и давлений, повышенных вибраций при переменных контактных, ударных, статических нагрузках и т.д.
Многие рабочие параметры изделия в основном определяются состоянием поверхностного слоя материала, из которого оно изготовлено. Поэтому использование дефицитных и дорогих конструкционных материалов во всем объеме изделия не целесообразно. Экономически оправдывает себя применение при изготовлении машин использование материалов со специальными покрытиям, обеспечивающий нужный комплекс свойств.
Прогрессивным технологическим процессом нанесения теплозащитных покрытий является плазменное напыление в атмосфере и вакууме. В качестве теплощазитного покрытия на никелевые сплавы с жаростойким подслоем применяется керамика на основе оксида циркония, имеющий из всех высокотемпературных материалов самый низкий коэфициент теплопроводности. Однако практика напыления показывает, что нередко наблюдаются случаи разрушения покрытий в процессе напыления и после, при сборке, а также в период эксплуатации изделий. При этом основными причинами разрушения покрытий являются наличие в них трещин, критических остаточных напряжений и пор, которые при увеличении толщины ТЗП, наносимых плазменным напылением, резко возрастают. Поэтому необходимо: выбрать наиболее подходящий диапазон толщин наносимых покрытий, сохраняющий тепловые и механические характеристики.
Цель работы: определить оптимальный диапазон модуля Юнга теплозащитных покрытий при испытании на 4-х точечный изгиб.
В соответствии с выше сказанным, в данной дипломной работе для достижения цели были решены следующие задачи:
• проведен анализ научно-технической литературы в области экспериментальных исследований прочностных и деформационных характеристик теплозащитных покрытий, нанесенных методом плазменного напыления.
• Ключевым вопросом при разработке совершенной технологии
являлся выбор порошков для обоих слоев покрытия. В качестве материала для керамического слоя/подслоя были выбраны порошки Metco 204 NS+ AMDRY995C, напыление производилось на современной плазменной установке ТСЗП-МР-Р-1000.
• Установлено, что термообработка не влияет на величину модуля
упругости, оптимальный диапазон модуля Юнга покрытий составил 23... 65 ГПа, при котором толщина керамического слоя в диапазоне 245.355 мкм и
обеспечивается прочность не менее 787 МПа.
• Выявлено, что двойная термообработка теплозащитных покрытий по сравнению с одинарной термообработкой позволяет повысить прочность покрытия с 787 до 1083 МПа - это связано с процессом спекания и упрочнения.
Повышение надежности современной техники, снижение себестоимости ее обслуживания, обеспечение конкурентоспособности, продление ресурса эксплуатации, а также ее реновация путем применения современных технологий для восстановления работоспособности узлов до уровня новых изделий - наиболее приоритетные направления развития техники.
Применение технологий нанесения защитных покрытий, среди которых газотермические процессы занимают значительное место, является одним из кардинальных путей решения данного вопроса. С использованием существующих в настоящее время оборудования, материалов и технологий газотермического напыления стало возможным значительно снизить или исключить влияние на изнашивание деталей таких факторов, как эрозия, коррозия (в том числе высокотемпературная), кавитация и др. Анализ в соответствии с данной работой позволяет сделать выводы:
1. Осуществлен научно-обоснованный выбор метода 4-х точечного изгиба для исследования механических свойств теплозащитных покрытий на основе диоксида циркония на типовых образцах для деталей авиадвигателестроения.
2. На основе анализа научно-технической литературы и экспериментальных данных, установлено, что термообработка не влияет на универсальную величину модуля Юнга, оптимальный диапазон модуля Юнга покрытий составляет 23.65 ГПа, при котором толщина керамического слоя в диапазоне 245.355 мкм и обеспечивается прочность не менее 787 МПа.
3. Установлено, что двойная термообработка теплозащитного покрытия: диффузионный отжиг 1050 °С - 4 ч., окислительный отжиг 850 °С - 2 ч. по сравнению с одинарной термообработкой - диффузионным отжигом 1050 °С 4 ч. позволяет повысить прочность покрытия с 787 до 1083 МПа - это связано с процессом спекания и упрочнения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
