Визначення фазового складу ущільнювального покриття на основі АФС (алюмофосфатної сполучки)

Abstract

UK: Мета статті ‑ дослідити фазовий склад отриманого ущільнювального покриття на основі алюмофосфатної сполуки (АФС) і вплив на нього підвищення температури. Методика. Як методи дослідження застосовано якісний рентгеноструктурний фазовий аналіз (РФА) і диференційний термографічний аналіз (ДТА). Рентгенограми для структурного аналізу отримані на дифрактометрі ДРОН-4-07 з використанням відфільтрованого мідного випромінювання на вторинному пучку. Реєстрацію і первинну обробку дифрактограм здійснювали за допомогою програмного комплексу PDOS з відображенням дифрактограм на екрані монітора. Використання опції «лупа» дозволило ідентифікувати слабкі інтерференційні лінії, що підвищило точність методу якісного РФА. Термограми для ДТА отримані на приладі типу Термоскан-2. Результати. Визначено, що основу покриття становить рентгеноаморфна фаза. У покритті виявлено також такі кристалічні фази: Al, AlPO4, Al(PO3)3, BN. Установлено, що відпал не завдає значного впливу на фазовий склад кристалічних фаз і покриття після відпалу не втрачає властивостей за багаторазових термічних навантаженнь. Наукова новизна. Досліджено фазовий склад запропонованого ущільнювального покриття на основі АФС, яке отримане методом плазмового напилювання, та визначено вплив відпалу на фазовий склад покриття. Запропоновано реакцію синтезу утворення первинного матеріалу на основі АФС для ущільнювального покриття. Практична значимість. Результати роботи можуть бути використані в авіаційній техніці для розроблення газотурбінних двигунів (ГТД) і проектування компресорів. Ущільнювальне покриття може використовуватися для підвищення надійності роботи компресора і ККД газотурбінного двигуна. Лопатки компресора в процесі його роботи, торкаючись ущільнювального покриття статора компресора, прорізають у ньому канавки, не приводячи до стопоріння і руйнування ротора. Тому розроблення нових складів ущільнювальних покриттів, що забезпечують надійну роботу компресора ГТД, і визначення їх властивостей і структури, дуже актуальні.

RU: Цель статьи ‑ исследовать фазовый состав полученного уплотнительного покрытия на основе алюмофосфатного соединения (АФС) и влияние на него повышения температуры. Методика. В качестве методов исследования использованы качественный рентгеноструктурный фазовый анализ (РФА) и дифференциальный термографический анализ (ДТА). Рентгенограммы для структурного анализа получены на дифрактометре ДРОН-4-07 с использованием отфильтрованного медного излучения на вторичном пучке. Регистрация и первичная обработка дифрактограмм осуществлялась с помощью программного комплекса PDOS с выводом дифрактограмм на экран монитора. Использование опции «лупа» позволило идентифицировать слабые интерференционные линии, что повысило точность метода качественного РФА. Термограммы для ДТА получены на приборе типа Термоскан-2. Результаты. Установлено, что основу покрытия составляет рентгеноаморфная фаза. В покрытии обнаружены также следующие кристаллические фазы: Al, AlPO4, Al(PO3)3, BN. Установлено, что отжиг не оказывает значительного влияния на фазовый состав кристаллических фаз и покрытие после отжига не теряет свойств при многократных термических нагрузках. Научная новизна. Исследован фазовый состав предложенного уплотнительного покрытия на основе АФС, полученного методом плазменного напыления, и влияние отжига на фазовый состав покрытия. Предложена реакция синтеза образования первичного материала на основе АФС для уплотнительного покрытия. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы в авиационной технике при разработке газотурбинных двигателей (ГТД) и проектировании компрессоров. Уплотнительное покрытие может использоваться для повышения надежности работы компрессора и КПД газотурбинного двигателя. Лопатки компрессора в процессе его работы при касании уплотнительного покрытия статора компрессора прорезают в нем канавки, не приводя к стопорению и разрушению ротора. Поэтому разработка новых составов уплотнительных покрытий, обеспечивающих надежную работу компрессора ГТД, и определение их свойств и структуры являются очень актуальными.

EN: Goal. To investigate the phase composition of the obtained sealing coatings based on aluminophosphate compound (APC) and the impact of temperature rise on it. Methods. Qualitative X-ray phase analysis (XRPA) and differential thermal analysis (DTA) are used as the methods of research. Roentgenograms for structural analysis were obtained on a DRON-4-07 using filtered copper radiation in the secondary beam. Registration and initial processing of diffraction patterns was performed using the software package PDOS with the output of the diffraction patterns on the screen. Using the "loupe" option allowed to identify weak interference lines, which increased the accuracy of the method of qualitative XRPA. The thermograms for DTA received on the device type Termoskan-2. The results. It is revealed that base of coating is X-ray amorphous phase. There are following crystalline phases: Al, AlPO4, Al (PO3) 3, BN found in the coating. It is revealed that annealing doesn’t make a significant influence on the phase composition of the crystalline phases and the coating doesn’t lose properties after annealing during repeated thermal stress. Scientific novelty. The phase composition of the proposed sealing coatings based on APC and produced by plasma spraying, and the effect of annealing on the phase composition of the coating are investigated. The reaction of synthesis of primary material forming on the basis of APC for coating is offered. Practical significance. The results can be used in aviation technology in the development of gas turbine engines (GTE) and the design of the compressors. The sealing coating may be used to improve the reliability of the compressor and to increase the efficiency ratio of turbine engine. During the operation the compressor’s blades touch the sealing coating of compressor’s stator and grooves it without causing locking and destruction of the rotor. Therefore, the development of new sealing coating compositions that provide reliable operation of the GTE compressor, and determination of their properties and structure, are very important.