Разработка составов и технологии нанесения теплозащитных покрытий с внешним керамическим слоем и связующим слоем на основе высокоэнтропийного сплава для деталей камер сгорания из никелевых жаропрочных сплавов при помощи электровзрывного метода

Разрабатываемая технология электровзрывного нанесения термобарьерных покрытий формирует систему из керамического слоя YSZ и связующего слоя из высокоэнтропийного сплава AlCoCrFeNi-Y,Hf. Метод обеспечивает металлургическую связь слоёв, высокую адгезию и термостойкость до 1450 °C. Покрытия обладают повышенной стойкостью к коррозии и термоциклам, увеличивают ресурс деталей ГТУ и снижают себестоимость нанесения до 30 % по сравнению с зарубежными аналогами.

Разрабатываемым продуктом является технология электровзрывного нанесения термобарьерных покрытий, состоящих из керамического теплоизоляционного слоя на основе стабилизированного оксидом иттрия диоксида циркония (YSZ) и металлического жаростойкого связующего слоя на основе высокоэнтропийного сплава (ВЭС) системы AlCoCrFeNi, легированного Y и Hf. Разрабатываема технология может быть встроена в технологические процессы создания новых теплонагруженных узлов и деталей газотурбинных установок и восстановления использованных деталей. Электровзрывной метод нанесения покрытий позволяет создавать покрытия с металлургической связью между слоями, что положительно сказывается на адгезионной стойкости и сохранении свойств при повышенных температурах. ВЭС системы AlCoCrFeNi демонстрируют выдающиеся механические свойства и устойчивость к окислению при повышенных температурах. Легирование Y и Hf в равноатомных соотношениях позволяет значительно ускорить формирование защитного оксидного и повысить его сопротивляемость отслоению, что увеличивает защиту теплонагруженных деталей от высокотемпературной коррозии. Ожидается, что производимые по предлагаемой технологии покрытия будут иметь повышенные эксплуатационные по сравнению с существующими аналогами: рабочую температуру до 1450 °C, повышенную термоциклическую стойкость, улучшенную адгезию к жаропрочным никелевым сплавам, а также снижение себестоимости нанесения покрытия по сравнению с зарубежными аналогами. Сочетание электровзрывного метода с использованием новых составов связующего слоя на основе высокоэнтропийных сплавов позволит создать продукт, обеспечивающий увеличение ресурса горячих частей газотурбинных двигателей и энергетических установок при одновременном снижении зависимости от импортных технологий.

Разрабатываемая технология находится на уровне готовности TRL3. Исследуемые покрытия нанесены на тестовые образцы из жаропрочного никелевого сплава Inconel 718. Были проведены металлографические исследования и определен фазовый состав полученных покрытий.