Development of New Coating Technique for Heat-Resistant Ti-Al Alloys for Next Generation Aeroengines

下一代航空发动机耐热钛铝合金涂层新技术开发

• 批准号: 21760565
• 负责人: KAWAGISHI Kyoko
• 金额: $ 3.24万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009-04-01 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760565/
• 关键词: 耐酸化コーティング; 熱力学平衡; 熱・エネルギー材料; Ti-Al合金; 耐酸化性; コーティング; 熱力学的平衡相; タービン

航空機エンジンの低圧タービン翼材料としての応用をめざし、熱力学的平衡相を用いるEQコーティング技術を利用して、高強度耐熱Ti-Al合金の耐酸化コーティング材探索を行った。γ-TiAl合金としてTi-48Al、K55、Ti-52Al-2Agの3種を試料として選定し、真空溶解炉を用いて鋳造した。これらの合金の耐酸化性を、750℃及び800℃において大気中で調べた。その結果、Ti-52Al-2Agは安定なAl2O3層を表面に形成し、良好な耐酸化性を示した。そこで、Ti-Al-Ag三元系に着目し、コーティングに適した平衡相の探索を行った。800℃ではγ-TiAlとα2-Ti3AlがAg固溶体と三相平衡する領域があることがわかった。そこで、平衡する各相の組成分析を行い、Al濃度の高い相をコーティング材として採用した。その結果、基材Ti-45Al-3.5Agに対してコーティング材Ti-46Al-3Agを用いると、基材とコーティングが熱力学的に平衡することがわかった。800℃、100hの拡散試験後に断面観察を行った結果、界面での合金元素の相互拡散は十分抑制されていることが確認された。コーティング施工技術の確立を目的として、EQコーティング材BC-1（Ni基合金用）を用いて溶射プロセスの検討を行った。HVOF 溶射及びLPPS溶射を用いてEQコーティングをボンドコートとして施工し、さらに表面にトップコートとして安定化ジルコニアをEB-PVDを用いて施工し、TBCシステムを作製した。1135℃において熱サイクル試験を行った結果、TBC剥離寿命はHVOFコーティングに比べてLPPSコーティングの方が5倍以上長く、優れた密着性を持ったボンドコートを施工することができたことがわかった。

The application of low pressure wing materials for aircraft, thermodynamic equilibrium phase, and acid resistance of high strength and heat resistant Ti-Al alloysγ-TiAl alloy Ti-48Al, K55 and Ti-52Al-2Ag were prepared by vacuum melting furnace. The alloy's acid resistance is adjusted at 750℃ and 800℃. As a result, Ti-52Al-2Ag is stable and Al2O3 layer is formed on the surface, and good acid resistance is shown. Today, the Ti-Al-Ag ternary system is focusing on the exploration of the appropriate equilibrium phase. 800℃ γ-TiAl α2-Ti3Al Ag solid solution The composition of each phase is analyzed in detail, and the high concentration of Al is adopted. As a result, the substrate Ti-45Al-3.5Ag is used for the thermal equilibrium of Ti-46Al-3Ag. After 800℃ and 100h dispersion test, the results of cross-section observation show that the mutual dispersion of alloy elements in the interface is very inhibited. The purpose of establishing the technology of chemical engineering is to discuss the application of chemical engineering to BC-1 (for Ni-based alloy). HVOF and LPPS solutions are used in the construction and TBC systems. As a result of the thermal support test at 1135℃, the TBC peel life is more than 5 times longer than that of the LPPS coating, and the excellent adhesion can be maintained.

项目成果

Thermal cyclic life of EB-PVD TBC system

EB-PVD TBC系统的热循环寿命

• 发表时间: 2011
• 作者: Thermal cyclic life of EB-PVD TBC system