Исследование функциональных возможностей конденсированных градиентных термобарьерных покрытий

Abstract

Проведен сравнительный анализ структуры и свойств конденсационных термобарьерных покрытий, полученных электронно-лучевым способом по традиционной многоступенчатой технологии, а также градиентных покрытий, осажденных по одностадийной технологии. Показано, что термоциклическая долговечность на воздухе при 400 Л Л1100 °С градиентных термобарьерных покрытий СДП-3А/AlCr/ZrO₂Д8 % Y₂O₃ и СДП-6/AlCr/ZrO₂-8 % Y₂O₃ на жаропрочном сплаве ЧС88У-ВИ составляет 900...1100 одночасовых циклов, что в 1,5-2,0 раза превышает среднее значение долговечности стандартных двухслойных покрытий СДП-3А/ZrO₂Д8 % Y₂O₃. Установлено, что толщина слоя окалины на основе Al2O₃ после 500 ч изотермического отжига на воздухе при 1100 °С в градиентных термобарьерных покрытиях СДП-3А/AlCr/ZrO₂Д8 % Y₂O₃ и СДП-6/AlCr/ZrO₂Д8 % Y₂O₃ однородна и составляет около 5 мкм, в стандартных покрытиях характеризуется неоднородностью при толщине около 10 мкм. Ширина обедненной алюминием зоны в связующем слое не превышает 5 мкм. В стандартных покрытиях слой окалины характеризуется неоднородностью при толщине 10 мкм; ширине обедненной зоны примерно 15...20 мкм.

Carried out was the comparative analysis of structure and properties of condensation thermal barrier coatings produced using electron beam method by tradition multi-stage technology and also gradient coatings deposited according to the single-stage technology. It is shown that thermal cyclic life in the air at 400 ↔ 1100 °C of gradient thermal barrier coatings SDP-3A/AlCr/ZrO₂—8 % Y₂O₃ and SDP-6/AlCr/ZrO₂—8 % Y₂O₃ on the heat-resistant alloy ChS88U-VI amounts to 900...1100 one hour cycles, which 1.5...2.0 times exceeds the mean value of life of standard two-layer coatings SDP-3A AlCr/ZrO₂—8 % Y₂O₃. It is established that thickness of layer of scale on the base of Al2O₃ after 500 h of isothermal annealing in the air at 1100 °C in gradient thermal barrier coatings SDP-3A/AlCr/ZrO₂—8 % Y₂O₃ and SDP-6/AlCr/ZrO₂—8 % Y₂O₃ is homogeneous and amounts to about 5 μm, while in standard coatings it is characterized by heterogeneity at the thickness of about 10 μm. The width of the zone depleted by aluminium in the bond layer does not exceed 5 μm. In the standard coatings the layer of scale is characterized by heterogeneity at the thickness of 10 μm; the width of depleted zone is about 15...20 μm.