КОМПОЗИЦІЙНА КЕРАМІКА ДЛЯ ТЕРМОБАР’ЄРНИХ ПОКРИТТІВ НА ОСНОВІ ZrO2, КОМПЛЕКСНО ЛЕГОВАНОГО ОКСИДАМИ РІДКІСНОЗЕМЕЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ІТРІЄВОЇ ПІДГРУПИ 

  
І.М.Гречанюк 2,
       

1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , вул. Омеляна Пріцака, 3, Київ, 03142, Україна
2 ТОВ “НВП ЕЛТЕХМАШ”, вул. Ватутіна, 25, м. Вінниця, Україна, 21011, 21011, Україна
dudnikelena@ukr.net

Порошкова металургія - Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, 2020, #11/12
http://www.materials.kiev.ua/article/3154

Анотація

Досліджено можливості використання складно-композиційної кераміки на основі діоксиду ZrO2, комплексно легованого сумішшю рідкісноземельних елементів (РЗЕ) ітрієвої підгрупи, для нанесення термобар’єрних покриттів (ТБП). Для дослідження обрано важкий концентрат (ВК) оксидів рідкісноземельних елементів ітрієвої підгрупи складу, % (мас.): 13,3 Y2O3, 1,22 Tb4O7; 33,2 Dy2O3; 8,9 Ho2O3; 21,8 Er2O3; 1,86 Tm2O3; 12,5 Yb2O3; 0,57 Lu2O3; сумарний вміст інших оксидів — 6,65 (у тому числі 3,2 Al2O3); порошки Y2O3 та М-ZrO2. Мішені для нанесення керамічних шарів ТБП ¾ стандартного та  складно-композиційного ¾ методом електронно-променевого напилення виготовлено з керамічних сумішей, % (мас.): М-ZrO2–7 Y2O3 та 90 М-ZrO2–10 ВК. Проведено порівняння властивостей складно-композиційного шару та стандартного керамічного шару на основі ZrO2, стабілізованого оксидом ітрію, у термобар’єрних покриттях, нанесених методом електронно-променевого напилення за один технологічний цикл. Двошарові термобар’єрні покриття метал/кераміка на модельні лопатки, отримані методом спрямованої кристалізації зі сплаву ЖС-26ВІ, осаджено на промисловій електронно-променевій установці УЕ-174 (НВП ЕЛТЕХМАШ, м. Вінниця). Керамічний шар ТБП складу М-ZrO2–7 Y2O3 позначено як ІСЦ, а складу 90 М-ZrO2–10 ВК — як ВКСЦ. Для формування внутрішнього жаростійкого шару використано сплав МЗП-6 (нікель–хром–алюміній–ітрій). За означених умов утворились шорсткуваті щільні глянсові покриття, що відрізняються за кольором: ІСЦ — світло-сірий; ВКСЦ — темно-сірий. Товщина покриттів на спинці складає 90–95 мкм, у кориті — 90 мкм. Фазовий склад обох покриттів представлений F-ZrO2. У покриттях сформувалися мікроструктури, що вміщують перистоподібні утворення. У шарі ІСЦ є два типи щільних утворень: у формі стовпчиків та розгалужені, а шар ВКСЦ має нерегулярну мікроструктуру, що містить широкі перистоподібні утворення, зрощені між собою. Встановлено формування ламінарної мікроструктури керамічних шарів, що обумовлено технологічними особливостями методу  електронно-променевого напилен­ня. Мікротвердість шару ІСЦ становить: на спинці — 3884 МПа, в кориті — 6052 МПа. Мікротвердість шару ВКСЦ суттєво нижче: на спинці — 1381 МПа, а в кориті — 1679 МПа. Складно-композиційне покриття витримало 161 термозміну, а стандартне покриття ¾ 138 термозмін. Попередні дослідження показали перспективність стабілізації ZrO2 концентратами оксидів РЗЕ ітрієвої підгрупи для мікроструктурного проектування керамічного шару ТБП.


ДІОКСИД ЦИРКОНІЮ, КОМПЛЕКСНЕ ЛЕГУВАННЯ ZRO2, ЛЕГУВАННЯ ОКСИДАМИ ІТРІЄВОЇ ПІДГРУПИ, ОКСИДИ РІДКІСНОЗЕМЕЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ, СКЛАДНО-КОМПОЗИЦІЙНА ОКСИДНА КЕРАМІКА, ТЕРМОБАР'ЄРНІ ПОКРИТТЯ