Problemy degradacji oraz modyfikacji hafnem aluminidkowych powłok ochronnych na elementach turbin silników lotniczych

W artykule przedstawiono wyniki badań nad strukturą powłok aluminidkowych na wybranych stopach żarowytrzymałych wytwarzanych metodą gazową (out of pack) oraz fizycznego osadzania PVD. Przedstawiono wpływ parametrów otrzymywania powłok na stopach Inconel 100 oraz Mar M 247. Wykazano zależność pomiędzy składem chemicznym stopów a strukturą oraz rozmieszczeniem pierwiastków w powłoce aluminidkowej. Wyniki badań odporności na cykliczne utlenianie powłok aluminidkowych na stopach wykazały, że najwyższą odpornością charakteryzuje się powłoka na stopie Mar M 247. Przedstawiono wyniki badań łopatek z powłokami powłok w testach silnikowych. Przeprowadzono analizę zmian na powierzchni łopatek kierujących oraz degradacji struktury w charakterystycznych przekrojach poprzecznych łopatek kierujących. Wykazano, że obszarem szczególnie narażonym na złuszczenia powłoki jest obszar wysokiego ciśnienia. Analiza degradacji struktury powłok po testach silnikowych wskazuje na lokalny charakter ataku korozyjnego. W produktach korozji stwierdzono podwyższoną zawartość siarki oraz cynku. Przedstawiono możliwość zwiększenia odporności na cykliczne utlenianie powłok aluminidkowych przez ich modyfikację hafnem. Wykazano możliwość wprowadzania hafnu do powłok aluminidkowych metodą Arc-PVD.

The article presents structure investigation results of aluminide coatings deposited on heat-resistant alloys using gas phase method (out of pack) and physical vapor deposition (PVD). It describes the influence of deposition process parameters on the coatings applied on Inconel 100 and Mar M 247 alloys. A dependence of alloys' chemical composition on the structure and elements distribution of the aluminide coatings has been revealed. Cyclic oxidation tests of aluminide coatings on these alloys proved that the coating on Mar M 247 alloy exhibits the highest durability. Engine test results of coated blades are presented. The conducted analysis concerned the changes occurring on the surface of the vanes as well as structure degradation in the cross sections. It has been revealed that the high pressure area is particularly prone to coating spallation. Degradation analysis of the coatings structure after engine tests indicates a local type of the corrosion attack. An increased amount of sulfur and zinc has been found in the corrosion products. A prospect of aluminide coatings cyclic oxidation resistance increase induced by hafnium modification is presented. Arc-PVD method has been proven to be useable in introducing hafnium to aluminide coatings.