Разработка критериев выбора материалов для плазменных теплозащитных покрытий

• Автор: Ибрагимов, Айнар Равилевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Список терминов и обозначений
Введение
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Проблемы увеличения ресурса деталей ГТД
1.2. Применяемые теплозащитные покрытия на деталях ГТД
1.3. Методы исследования газотермических покрытий
1.4. Методы исследования в условиях 4-х точечного изгиба
1.5. Модуль Юнга покрытий
1.6. Исследование влияния технологии плазменного напыления
на механические свойства ТЗП
Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ОПЫТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НАПЫЛЕНИЯ ТЗП
Методики исследования ТЗП
2.1. Материал деталей летательного аппарата
2.2. Материалы, использованные для напыления теплозащитных покрытий по опытной технологии
2.3. Плазменные комплексы для напыления теплозащитных покрытий
2.4. Технология изготовления модельных образцов
2.5. Методика подготовки образцов для тензометрического исследования
2.5.1. Технология испытания образцов на 4-х точечный изгиб
2.5.2. Измерение деформаций с помощью цифрового измерителя деформации ИДЦ-
2.5.3. Измерение деформаций с помощью автоматизированного программного аппаратного комплекса АСТеэ!
2.5.4.Технология обработки данных
2.6. Металлографические исследования покрытий

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЗП В УПРУГОЙ ОБЛАСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
3.1. Упругое поведение ТЗП
3.2. Расчетно-экспериментальная методика оценки внутренних напряжений ТЗП
3.3. Исследование влияния высокотемпературной выдержки
на деформационные характеристики ТЗП
3.4. Исследование влияния высокотемпературной выдержки
на энергетические характеристики деформации ТЗП
Выводы к 3-й главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЗП В УПРУГО - ПЛАСТИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
4.1. Исследование деформационных характеристик ТЗП
4.2. Жесткость систем ТЗП
4.3. Исследование прочности плазменных теплозащитных покрытий
при статическом изгибе
4.4. Экспериментально-расчетная оценка модуля Юнга
различных слоев ТЗП
4.5. Анализ характера разрушения систем ТЗП
Выводы к 4-й главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ К ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЗП
Список терминов и обозначений
ТЗП - теплозащитное покрытие;
ГТД - газотурбинный двигатель;
КС - камера сгорания;
КТР - коэффициент термического расширения;
АР8 -напыление плазменным методом на воздухе;
У8Р -напыление плазменным методом в вакууме;
РБ2- частично стабилизированный оксид циркония;
YSZ -оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия; а - напряжение покрытия, МПа;
Н - полная толщина образца, мм;
В - ширина образца, мм;
с - расстояние между нагруженной и опорной балкой, мм;
Е„сп - модуль упругости (Юнга) основы, МПа;
Еподслоя - модуль упругости (Юнга) подслоя, МПа;
Екс - модуль упругости (Юнга) керамического слоя, МПа;
И „с „.(й „а) - толщина металла основы, мкм;
Ьподслоя (Аодслоя) - толщина подслоя, мкм;
Ькс (дк.с) — толщина керамического слоя, мкм;
Е1- суммарная жесткость системы « двухслойное покрытие -основа», Н-мм2 - расстояние между нейтральной осью образца и нижней границей металла основы, мкм;
gocн - координата центроида металла основы по отношению к его геометрическому центру, мкм;
Яподслоя - координата центроида подслоя по отношению к его геометрическому центру, мкм; gк,c, - координата центроида керамического слоя по отношению к его геометрическому центру, мкм;
Р -усилие, Н;

1.6. Исследование влияния технологии плазменного напыления на механические свойства ТЗП
Плазменное напыление является сложным многопараметрическим процессом, стабильность которого тесно связана с конструктивными особенностями плазменного оборудования. В процессе напыления нестабильность технологических параметров напыления, таких как состав и расход плазмообразующего и транспортирующего газов, скорость расхода порошков, сила тока, напряжение, а также неоднородность размеров частиц напыляемых порошков обуславливает формирование температурноскоростного режима напыления частиц в широком диапазоне. При ударе полурас плавленных порошковых частиц о поверхность детали и формировании покрытия происходят сверхскоростные процессы деформирования частиц порошка и кристаллизации, приводящие к созданию сильно искаженной мелкозернистой кристаллической структуры. Перечисленные факторы в комплексе создают значительное рассеяние механических свойств покрытия [83, 84, 106, 119, 121]. Поэтому при разработке надежных и долговечных ТЗП необходимо выбирать обоснованные критерии для принятия правильных технологических решений для выбора порошковых материалов, режимов напыления, последующей термической обработки и т.п. Разнообразные механические свойства покрытий могут с успехом служить для этой цели. Поэтому в основе тенденций последних исследований в области изучения механических свойств плазменных многослойных ТЗП лежит выявление закономерностей их изменения в с связи с параметрами их напыления [103,104,109, 123], видами и режимами термической обработки покрытий после напыления [45], характеристиками напыляемых порошковых материалов [79,100].
Так, R.S. Lima с соавторами [123] провели исследования с целью определения влияния режимов напыления на прочностные и
деформационные характеристики покрытий. Средний размер частиц