Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-12-51-63
Ключевые слова: TBC system, thermally-grown oxide, Ni-based superalloy, interfaces, adhesion, methods for quantification of adhesion characteristics, система теплозащитных покрытий, защитные оксидные слои, жаропрочные сплавы на основе никеля, поверхности раздела, адгезия, методы определения характеристик адгезии
Аннотация: Системы теплозащитных покрытий (ТЗП) широко используют в современных высокотемпературных авиационных газовых турбинах для защиты поверхностей лопаток от газовой коррозии и воздействия высоких рабочих температур. Для прогнозирования долговечности систем с ТЗП одним из ключевых является параметр, характеризующий сопротивление отслоению (адгезию) на поверхностях раздела. Цель работы - анализ существующих методов количественного определения характеристик адгезии для многослойных теплозащитных покрытий и защитных оксидных слоев на поверхности жаропрочных сплавов на основе никеля и выявление причин разброса показателей адгезии. Рассмотрены теоретические предпосылки для определения характеристик адгезии. Показано отсутствие национальных стандартов для их оценки и отмечен значительный разброс значений, полученных при использовании международных документов, регламентирующих испытания, и авторских методик. Значения интенсивности высвобождения упругой энергии деформации варьируются 0,3 до 230 Дж/м2 в зависимости от метода определения, условий эксперимента и параметров системы. Причины разброса значений условно разделены на две группы: 1 - внутренние, обусловленные особенностями формирования слоев ТЗП и температурным воздействием, определяющие величину и характер распределения остаточных деформаций и напряжений, а также направление, по которому инициируется разрушение; 2 - внешние, обусловленные особенностями проведения испытаний и обработки результатов. Показана необходимость комплексного подхода к оценке характеристик адгезии, учитывающего влияние внешних и внутренних факторов. Thermal barrier coatings (TBC) are widely used to protect the hot section structural components, such as aircraft gas turbine, against hot corrosion and large thermal gradients during the service life. The resistance to interfacial debonding (adhesion) is one of the key factors for predicting the TBC durability during operation. The goal of the study is analysis of the existing approaches to quantification of the interfacial adhesion for multi-layered thermal barrier coating systems and thermally-grown oxide on Ni-based superalloys and discussion of the problem regarding the reasons for a large spread of the adhesion characteristics. Theoretical prerequisites for determining the adhesion characteristics are considered to provide a theoretical background for quantification of the interfacial adhesion. The absence of national standard tests applicable to TBC is marked along with a significant scatter of the values obtained using international test-regulating documents and proprietary technologies. The values of the intensity of the strain energy release are found to vary from 0.3 to 230 J/m2 depending on the method for measuring adhesion, experimental details and type of the system considered. The factors that determine a large spread of the interfacial adhesion values were divided into two groups: 1 - intrinsic, attributed to the features of TBC layer formation and temperature affecting the value and distribution of residual strains and stresses and direction of the failure initiation; 2 - extrinsic, which are related to test conditions and technique of experimental data processing. A complex approach involving both intrinsic and extrinsic parameters is required to address the problem of interfacial adhesion quantification.
Журнал: Заводская лаборатория. Диагностика материалов
Выпуск журнала: Т. 88, № 12
Номера страниц: 51-63
ISSN журнала: 10286861
Место издания: Москва
Издатель: Общество с ограниченной ответственностью "Издательство "ТЕСТ-ЗЛ"