Вплив відпалу на фазовий склад ущільнювального покриття на основі АФС (алюмофосфатної сполуки

Abstract

UK: Постановка проблеми. Дослідження рентгенофазовим методом складу ущільнювального покриття на основі алюмофосфатів та впливу відпалу на його фазовий склад. Методика. Проведено рентгеноструктурні дослідження фазового складу ущільнювального покриття на основі АФС (алюмофосфатної сполуки) та вплив відпалу на його фазовий склад. Рентгенограми для структурного аналізу отримані на дифрактометрі ДРОН-4-07 із використанням відфільтрованого мідного випромінювання на вторинному пучку. Реєстрація дифрактограм і первинна обробка здійснювалися за допомогою програмного комплексу PDOS із виведенням дифрактограм на екран монітора. Використання опції у режимі „лупа” дозволило ідентифікувати слабкі інтерференційні лінії, що підвищило точність методу якісного рентгенофазового аналізу. Результати. Встановлено, що основу покриття складає рентгеноаморфна фаза і що відпал не впливає значно на фазовий склад кристалічних фаз. Визначено межу температури відпалу для покриття. Наукова новизна полягає в отриманні покриття з АФС методом плазмового напилювання, вивченні його складу та використанні для підвищення ККД компресора газотурбінного двигуна. Практична значимість. Проектуючи компресор газотурбінного двигуну (ГТД), прагнуть створити мінімально можливі радіальні та осьові зазори між ротором і статором, що запобігають перетіканню газових потоків з області з вищим тиском в область із меншим тиском. Величина зазорів істотно впливає на характеристики компресора і двигуна в цілому, а саме, на ККД компресора, тягу двигуна і питому витрату палива. Для забезпечення працездатності ущільнення при мінімальних і навіть нульових зазорах корпус компресора повинен мати спеціальне м’яке покриття, яке легко приробляється, котре наносять на його внутрішню поверхню. Лопатки компресора під час його роботи при торканні покриття прорізають у канавки, не спричинюючи стопоріння і руйнування ротора. Тому розробка нових складів ущільнювальних покриттів, що забезпечують надійну роботу компресора ГТД, вельми актуальна.

RU: Постановка проблемы. Исследование рентгенофазовым методом состава уплотнительного покрытия на основе алюмофосфатов и влияния отжига на его фазовый состав. Методика. Проведены рентгеноструктурные исследования фазового состава уплотнительного покрытия на основе АФС (алюмофосфатного соединения) и влияния отжига на его фазовый состав. Рентгенограммы для структурного анализа получены на дифрактометре ДРОН-4-07 с использованием отфильтрованного медного излучения на вторичном пучке. Регистрация дифрактограмм и первичная обработка осуществлялись с помощью программного комплекса PDOS с выводом дифрактограмм на экран монитора. Использование опции в режиме „лупа” позволило идентифицировать слабые интерференционные линии, что повысило точность метода качественного рентгенофазового анализа. Результаты. Установлено, что основу покрытия составляет рентгеноаморфная фаза и что отжиг не влияет значительно на фазовый состав кристаллических фаз. Определена граница температуры отжига для покрытия. Научная новизна заключается в получении покрытия на основе АФС методом плазменного напыления, изучении его состава и использовании для повышения КПД компрессора газотурбинного двигателя. Практическая значимость. При проектировании компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) стремятся создать минимально возможные радиальные и осевые зазоры между ротором и статором, предотвращающие перетекание газовых потоков из области с более высоким давлением в область с меньшим давлением. Величина зазоров существенно влияет на характеристики компрессора и двигателя в целом, а именно, на КПД компрессора, тягу двигателя и удельный расход топлива. Для обеспечения работоспособности уплотнения при минимальных и даже нулевых зазорах корпус компрессора должен иметь специальное мягкое, легко прирабатываемое покрытие, которое наносят на его внутреннюю поверхность. Лопатки компрессора, в процессе его работы, при касании покрытия прорезают в нем канавки, не приводя к стопорению и разрушению ротора. Поэтому разработка новых составов уплотнительных покрытий, обеспечивающих надежную работу компрессора ГТД, весьма актуальна.

EN: Raising of problem. Studying by the X-ray method the composition of the sealing coatings based on aluminophosphates and the effect of annealing on its phase composition. Methodology. The X-ray studies of the phase composition of the sealing coatings based on APC (aluminophosphate compounds) and the effect of annealing on its phase composition were carried out. The roentgenograms for structural analysis were obtained on a DRON-4-07 diffractometer using the filtered copper radiation on the secondary beam. Registration of diffraction patterns and primary processing were carried out using the complex PDOS software with display the diffraction patterns on the screen. Using the “loop” option allowed to identify the weak interferential lines, which enhanced the accuracy of high-quality X-ray diffraction method. Results. It is found that the base coating is X-ray amorphous phase and the annealing does not significantly affect on the phase composition of crystal’s phases. The boundary of the annealing temperature for the coating is defined. Scientific novelty. Scientific novelty consists in obtaining the coverage based on APC by plasma spraying method, studying of its composition and usability to increase the efficiency ratio of the compressor the gas turbine engine. Practical significance. By designing a compressor of gas turbine engine (GTE) it tends to create the smallest possible radial and axial clearances between the rotor and the stator, which prevents the flow of gases from an area of higher pressure to lower pressure. Gap dimensions significantly affect the features of compressor as a whole, such as compressor efficiency ratio, engine thrust and fuel unit consumption. To ensure the operability of sealing with minimum or even zero clearance the compressor housing should have a special soft and easily burned-in coating which is applied to it’s inner surface. Compressor blades in the course of its work, cut the grooves when touching the cover without causing the locking and destruction of the rotor. Therefore, the development of new compounds of sealing coatings which ensure the reliable operation of the GTE compressor are highly relevant.