Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни і спосіб отримання стійкого до викосотемпературної корозії покриття

Реферат: Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни може включати в себе підкладку з суперсплаву на основі нікелю, бар'єрний для дифузії шар, утворений на підкладці, а також захисний шар, утворений на бар'єрному для дифузії шарі. Бар'єрний для дифузії шар може включати в себе іридій. UA 110643 C2 (12) UA 110643 C2 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Опис ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ Розкриття суті винаходу стосується покриттів для підкладок з суперсплавів. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Газотурбінні двигуни (ГТД) включають в себе лопатки компресора, які обертаються, щоб стиснути вхідні гази, і лопатки турбіни, які обертаються, щоб використовувати енергію від розширення вихідних газів. Лопатки газової турбіни кріпляться до дисків газової турбіни. Диски газової турбіни обертаються з лопатками газової турбіни і можуть випробовувати пікові навантаження більше приблизно 1000 мегапаскалів (МПа) через відцентрове навантаження від лопаток газової турбіни і ваги самих дисків газової турбіни. У деяких випадках диски газової турбіни не можуть безпосередньо піддаватися впливу потоку гарячих газів в ГТД. Таким чином, в деяких здійсненнях максимальні поверхневі температури дисків газової турбіни можуть бути приблизно 650 °C. Термічне і механічне навантаження, впливу яких піддаються диски газової турбіни, призначають конструктивні критерії, які можуть задовольняти сплави, які утворюють диски газової турбіни. Ці конструктивні критерії включають в себе відносно високі межу текучості і межу міцності на розрив, щоб стримувати текучість і руйнування диска газової турбіни, відносно високу в'язкість і тріщиностійкість, щоб надавати певні допуски по дефектах, відносно високу стійкість до ініціювання утомних тріщин і відносно низькі швидкості поширення утомних тріщин. У деяких здійсненнях диски газової турбіни можуть бути утворені з суперсплавів на основі нікелю (Ni), які можуть задовольняти щонайменше деякі з конструктивних критеріїв. У деяких прикладах лопатки компресора можуть бути невід'ємною частиною диска газової турбіни. У таких випадках окремо забезпечені лопатками і виконані за одне ціле з лопатками диски газової турбіни можуть мати на практиці подібні робочі температури і термічні і механічні навантаження і, таким чином, можуть мати подібні конструктивні критерії матеріалу. У пошуку більшої реальної ефективності, оскільки робочі температури ГТД збільшуються, поверхневі температури диска газової турбіни можуть підвищуватися. Оскільки максимальні поверхневі температури диска газової турбіни підвищуються більше 700 °C, швидше усього, може виникнути окисна і/або високотемпературна корозія поверхні диска газової турбіни. Окисна і/або високотемпературна корозія може змінити хімічний склад, фазовий склад і/або мікроструктуру області поверхні диска газової турбіни, що виходить. Це може впливати на отримувані механічні характеристики диска газової турбіни, оскільки на механічні характеристики можуть впливати хімічний склад, фазовий склад, а також мікроструктура сплаву. Таким чином, є деякі приклади, що диск газової турбіни включає в себе покриття, яке забезпечує стійкість проти окисної або високотемпературної корозії поверхні диска газової турбіни. СУТЬ ВИНАХОДУ Розкриття суті винаходу описує виріб, який включає в себе підкладку, бар'єрний для дифузії шар, утворений на підкладці, а також захисний шар, утворений на бар'єрному для дифузії шарі, і технології для формування такого виробу. Бар'єрний для дифузії шар може зменшувати дифузію елементів між захисним шаром і підкладкою, і/або між підкладкою і захисним шаром. У деяких прикладах це може допомагати підтримувати хімічний склад, фазовий склад і/або мікроструктуру захисного шару і/або підкладки, які можуть допомагати підтримувати властивості захисного шару і/або підкладки. Бар'єрний для дифузії шар може включати в себе іридій (Ir). У деяких прикладах бар'єрний для дифузії шар безпосередньо після осадження складається по суті з Ir. У деяких прикладах бар'єрний для дифузії шар безпосередньо після осадження може додатково включати в себе щонайменше один з кремнію (Si), хрому (Cr), платини (Pt), ренію (Re), рутенію (Ru) або родію (Rh). В одному аспекті розкриття стосується виробу, який включає в себе підкладку, бар'єрний для дифузії шар, утворений на підкладці, а також захисний шар, утворений на бар'єрному для дифузії шарі. Відповідно до одного аспекту розкриття бар'єрний для дифузії шар включає в себе іридій. В іншому аспекті розкриття стосується способу, який включає в себе утворення бар'єрного для дифузії шару на підкладці і утворення захисного шару на бар'єрному для дифузії шарі. Відповідно до аспекту розкриття, бар'єрний для дифузії шар включає в себе іридій. Подробиці одного або більше прикладів розкриття представлені в кресленнях, що додаються і нижче в описі. Інші ознаки, предмети, а також переваги розкриття будуть очевидні з опису і креслень, а також з формули винаходу. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ 1 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 1 ілюструє вигляд поперечного перерізу виробу з прикладу, який включає в себе підкладку, бар'єрний для дифузії шар, а також захисний шар. Фіг. 2 являє собою мікрофотографію поперечного перерізу виробу з прикладу, який включає в себе підкладку, бар'єрний для дифузії шар, утворений на підкладці, а також захисний шар, утворений на бар'єрному для дифузії шарі. Фіг. 3 являє собою мікрофотографію поперечного перерізу виробу з прикладу, який включає в себе підкладку, бар'єрний для дифузії шар, утворений на підкладці, захисний шар, утворений на бар'єрному для дифузії шарі, а також окалину, утворену на бар'єрному для дифузії шарі. ДОКЛАДНИЙ ОПИС Як описано вище, диск газової турбіни може включати в себе підкладку і захисний шар на поверхні підкладки, який може забезпечувати стійкість проти окисної або високотемпературної корозії поверхні підкладки. Однак в деяких прикладах взаємна дифузія елемента або елементів між підкладкою і захисним шаром може шкідливо впливати на властивості підкладки і/або захисного шару. Наприклад, підкладка може включати суперсплав на Ni-основі, який включає в себе додаткові елементи, такі як титан (Ti), кобальт (Co) або алюміній (Al), які сприятливо впливають на властивості підкладки. Однак дифузія Ti або Со з підкладки до захисного шару може несприятливо впливати на захист від окислення і корозії, що надається підкладці захисним шаром. Дифузія Al з підкладки в захисний шар може знизити вміст Al щонайменше в частині підкладки, яка може давати в результаті зменшену об'ємну часткову концентрацію гамма-прим (γ') фази в частині підкладки. Зменшена об'ємна часткова концентрація γ' фази може несприятливо впливати на механічні властивості підкладки. З іншого боку, дифузія елементів із захисного шару до підкладки може зменшувати дієвість захисного шару. Наприклад, захисний шар може включати в себе Cr, Al або гафній (Hf), які можуть реагувати з киснем з утворенням по суті інертних оксидів, які утворюють щільно прилеглу окалину (або оксидний шар) на захисному шарі й зменшують або по суті запобігають окисленню шарів (наприклад, підкладки), які лежать нижче. Дифузія елементів, таких як Al, Cr або Hf, із захисного шару може зменшувати кількість цих елементів, які присутні в захисному шарі і, що мають можливість реагувати з киснем, щоб утворити окалину. Додатково, в деяких прикладах дифузія елементів з підкладки до захисного шару або із захисного шару до підкладки може приводити до утворення додаткових фаз або шарів під час тривалого впливу високих температур, такого як тисячі годин близько 700 °C, сотні годин близько 750 °C або десятки годин близько 800 °C. Наприклад, крихка і/або ненапружена деформована фаза може утворитися в захисному шарі під час впливу високих температур, яка може несприятливо відбитися на експлуатаційних якостях захисного шару. Один приклад крихкої і/або ненапруженої деформованої фази включає в себе топологічно щільноупаковану фазу, яка може утворитися з хрому і тугоплавкого елемента, такого як молібден (Mo) або вольфрам (W). Відповідно до аспектів даного розкриття виріб може включати в себе бар'єрний для дифузії шар між підкладкою і захисним шаром. Бар'єрний для дифузії шар може зменшувати або по суті запобігати дифузії між підкладкою і захисним шаром і/або між захисним шаром і підкладкою. У деяких прикладах це може зменшувати або по суті виключати один або більше зі шкідливих впливів через дифузію, яка обговорювалася вище. Як описано вище, бар'єрний для дифузії шар включає в себе Ir або Ir-сплав. Фіг. 1 ілюструє вигляд поперечного перерізу виробу 10 з прикладу, який включає в себе підкладку 12 з нанесеним покриттям 14. У прикладі, ілюстрованому на фіг. 1, покриття 14 включає в себе бар'єрний для дифузії шар 16, утворений на підкладці 12, і захисний шар 18, утворений на бар'єрному для дифузії шарі 16. Підкладка 12 може включати в себе суперсплав, такий як суперсплав на Ni-основі або Сооснові. У деяких прикладах підкладка 12 включає в себе сплав на Ni-основі, придатній для використання в диску газової турбіни або роздільнику газової турбіни. Як описано вище, суперсплав, з якого утворюють диск газової турбіни, може задовольняти певні конструктивні критерії, що включають в себе, наприклад, відносно високу межу текучості і межу міцності на розрив, щоб стримувати пластичність і руйнування диска газової турбіни, відносно високу в'язкість і тріщиностійкість, щоб додавати певні допуски по дефектах, відносно високу стійкість до ініціювання утомності тріщин, а також відносно низькі швидкості поширення утомних тріщин. Властивості суперсплаву, з якого утворена підкладка 12, можуть бути функцією складу суперсплаву і фазового складу і мікроструктури суперсплаву. Мікроструктура суперсплаву може включати в себе розмір зерна суперсплаву і склад фази, яка виділилася, розмір, а також об'ємну часткову концентрацію. У деяких прикладах на фазовий склад і мікроструктуру суперсплаву можна впливати за допомогою механічної і термічної обробки суперсплаву. 2 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Наприклад, термічна обробка, наприклад теплова обробка, суперсплаву може впливати на структуру зерна суперсплаву, розмір і/або склад фази, яка виділилася, або подібне. У деяких прикладах підкладка 12 включає в себе полікристалічний суперсплав на Ni-основі, який включає в себе множину зерен. Підкладка може включати в себе щонайменше одне з Al, Ti і Та додатково до Ni. У деяких прикладах концентрації елементів, такі як в межах приблизно 2 вагових процента (ваг. %) і приблизно 5 ваг. % Al, в межах приблизно 2 ваг. % і 5 ваг. % Ti, а також менше ніж приблизно 3 ваг. % танталу (Та), в підкладці 12 можуть бути достатніми, щоб дати в результаті гамма-прим (γ') фазу, що виділилася, в підкладці 12. Наприклад, концентрація Al, Ti і/або Та в підкладці 12 може дати в результаті об'ємну часткову концентрацію γ' фази, що виділилася, в межах приблизно 40 об'ємних процентів (об. %) і приблизно 55 об. %. У деяких випадках можуть бути використані вищі або нижчі елементні вмісти окремих гамма-прим утворюючих елементів при підтримці сумарної частки гамма-прим фази на бажаних рівнях для характеристик, таких як міцність і в'язкість. На об'ємну часткову концентрацію, розмір, а також розподіл γ' фази, що виділилася, можуть впливати склад сплаву, температура теплової обробки, тривалість теплової обробки, а також швидкість охолоджування під час теплової обробки. Додатково, підкладка 12 може включати в себе зерна розмірами між приблизно 5 мікрометрами (мкм) в діаметрі до між приблизно 30 мкм і приблизно 50 мкм або більше в діаметрі, одержані для комбінації межі текучості, стійкості до ініціювання утомних тріщин, межі повзучості, а також опору зростанню утомних тріщин. У деяких прикладах підкладка 12 може включати в себе додаткові елементи, які виділяються по межах зерен підкладки 12. Елементи, які виділяються, можуть впливати на опір повзучості і опір малоциклової утоми підкладки 12. Приклади елементів, що виділяються, включають в себе бор (В; аж до приблизно 0,03 вагових процента (ваг. %) підкладки 12), вуглець (С; аж до приблизно 0,05 ваг. % підкладки 12) і цирконій (Zr; аж до приблизно 0,1 ваг. % підкладки 12). Приклади складів і технологій теплової обробки, які можуть давати в результаті придатні для дисків сплави на Ni-основі, описані в заявці на патент США з серійним № 12/755170, яка називається "TECHNIQUES FOR CONTROLLING PRECIPITATE PHASE DOMAIN SIZE IN AN ALLOY" і подана 6 квітня 2010 р., повний зміст якої включений в даний опис за допомогою цього посилання. У прикладі підкладка 12 може включати в себе суперсплав на Ni-основі зі складом приблизно 15 ваг. % Cr, приблизно 18,5 ваг. % Co, приблизно 5 ваг. % Mo, приблизно 3 ваг. % Al, приблизно 3,6 ваг. % Ti, приблизно 2 ваг. % Ta, приблизно 0,5 ваг. % Hf, приблизно 0,06 ваг. % Zr, приблизно 0,027 ваг. % С, приблизно 0,015 ваг. % В, а решта - Ni (приблизно 52,3 ваг. % Ni). Покриття 14 утворюється на поверхні 20 підкладки 12 і включає в себе бар'єрний для дифузії шар 16 і захисний шар 18. Захисний шар 18 може включати в себе елемент або елементи, які надають підкладці 12 захист від несприятливих зовнішніх впливів гарячих газів і хімічних частинок в середовищі газової турбіни. Наприклад, захисний шар 18 може забезпечувати захист від корозії окисної і/або в гарячому стані підкладки 12. У деяких прикладах елемент або елементи в захисному шарі 18 можуть утворювати оксидний шар, який прилипає до захисного шару 18 і/або бар'єрного для дифузії шару 16 (якщо, наприклад, захисний шар виснажується утворенням оксидного шару). У деяких прикладах оксидний шар може включати в себе оксид алюмінію (оксид алюмінію; Al2O3), оксид хрому (оксид хрому; Cr2O3) або оксид хрому і оксид алюмінію. Відповідно, в деяких прикладах захисний шар 18 включає в себе щонайменше одне з алюмінію або хрому. У прикладі захисний шар 18 може включати NiFeCrMnSi сплав з номінальним складом приблизно 30 ваг. % Cr, 30 ваг. % заліза (Fe), 1 ваг. % марганцю (Mn), 1 ваг. % кремнію (Si), а решта - Ni (приблизно 38 ваг. % Ni). Захисний шар 18 може бути нанесений з використанням, наприклад, спрямованого фізичного осадження з парової фази (DVD), електроосадження або електроосадження нанопокриттів. Будь-які з цих технологій можуть сприяти осадженню єдиного або численних шарів матеріалу з регульованим складом і товщиною. У деяких прикладах захисний шар 18 може осідати при температурах нижче температури приблизно 800 °C, що могло дати в результаті зміни мікроструктури в підкладці 12. Це може дозволити захисному шару утворитися на бар'єрному для дифузії шарі 16 по суті без здійснення впливу на фізичні властивості підкладки 12. Бар'єрний для дифузії шар 16 включає в себе склад, який зменшує дифузію між підкладкою 12 і захисним шаром 18 і/або між захисним шаром 18 і підкладкою 12. Наприклад, бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе Ir або Ir-сплав (і може включати в себе елементи, крім тих, які перераховані й описані як присутні в бар'єрному шарі 16). У деяких прикладах, якщо наноситься, бар'єрний для дифузії шар 16 може складатися по суті з Ir; тобто бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе Ir і елементи, які істотно не здійснюють впливу на основні 3 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 й нові характеристики бар'єрного для дифузії шару 16, коли бар'єрний для дифузії шар 16 спочатку утворюється на підкладці 12. В інших прикладах, якщо наноситься, то бар'єрний для дифузії шар 16 може складатися по суті з Ir-сплаву; тобто бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе елементи, задані в Ir-сплаві, і елементи, які істотно не здійснюють впливу на основні й нові характеристики бар'єрного для дифузії шару 16, коли бар'єрний для дифузії шар утворюється на підкладці 12. В інших прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 може складатися з Ir або Ir-сплаву, коли спочатку утворюється на підкладці 12. У деяких прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе різні сплави Ir й інших елементів. Наприклад, бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе сплав Ir і Cr. Як інший приклад бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе сплав Ir і Si. Як інший приклад бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе сплав Ir і щонайменше одного додаткового металу платинової групи, такого як Pt, Pd, Re, Ru або Rh. У деяких прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 може включати в себе сплав Ir, Cr і Si або сплав Ir, Cr, Si і щонайменше один з Pt, Pd, Re, Ru або Rh. Як описано вище, якщо спочатку утворився на підкладці 12, бар'єрний для дифузії шар 16 може включати, по суті складатися з, або складатися з будь-якого зі сплавів, описаних тут. Звичайно, склад бар'єрного для дифузії шару 16 може бути вибраний так, щоб бути хімічно стабільним на поверхні розділу між підкладкою 12 і бар'єрним для дифузії шаром 16 (наприклад, поверхня 20). У деяких прикладах, в яких бар'єрний для дифузії шар 16 включає в себе Ir-сплав, Ir-сплав може включати в себе переважання Ir. Іншими словами, Ir-сплав може включати в себе більше Ir, ніж будь-якого іншого єдиного елемента в сплаві, визначеного на основі ваги. В інших прикладах Ir-сплав може не включати в себе переважання Ir, наприклад, сплав може включати в себе інший елемент в кількості, більшій, ніж кількість Ir. У деяких прикладах Ir-сплав може включати в себе велику частину Ir. Велика частина Ir означає більше, ніж 50 ваг. %. В інших прикладах Ir-сплав може не включати велику частину Ir, наприклад, сплав може включати в себе інші елементи в сумарній кількості, більшій, ніж кількість Ir. Приклад Ir-складу, який може бути використаний в бар'єрному для дифузії шарі 16, укладається між приблизно 10 ваг. % і приблизно 40 ваг. % Ir, між приблизно 26,2 ваг. % і приблизно 65 ваг. % Ni, між приблизно 15 ваг. % і приблизно 30 ваг. % Fe, між приблизно 10 ваг. % і приблизно 30 ваг. % Cr, менше, ніж приблизно 1 ваг. % Mn, менше, ніж приблизно 2 ваг. % Al і менше, ніж приблизно 0,8 ваг. % Si. Бар'єрний для дифузії шар 16 може бути утворений на підкладці 12 з використанням, наприклад, спрямованого фізичного осадження з парової фази (DVD), електроосадження або електроосадження нанопокриттів. Будь-яка з цих технологій може сприяти осадженню єдиного або численних шарів матеріалу з регульованим складом і товщиною. У цих прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 може бути осаджений при температурах нижче температури, яка могла б дати в результаті зміни в підкладці 12. Це може дозволити бар'єрному для дифузії шару 16 утворитися на підкладці 12 по суті без здійснення впливу на фізичні властивості підкладки 12. У деяких прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 і захисний шар 18 можуть осідати з використанням тієї ж технології, нарівні з тим, що в інших прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 і захисний шар 18 можуть осідати з використанням різних технологій. Покриття 14 може мати сумарну товщину в межах приблизно 0,00025 дюйма (приблизно 6,35 мкм) і приблизно 0,005 дюйма (приблизно 127 мкм). Сумарна товщина покриття 14 включає в себе товщину обох бар'єрного для дифузії шару 16 і захисного шару 18. Сумарна товщина покриття 14 може бути виміряна по суті перпендикулярно до поверхні 20 підкладки 12, на якій утворюється покриття 14. У деяких прикладах покриття 14 може мати сумарну товщину в межах приблизно 0,0005 дюйма (приблизно 12,7 мкм) і приблизно 0,0015 дюйма (приблизно 38,1 мкм). Товщина бар'єрного для дифузії шару 16 може бути в межах приблизно 5 % і приблизно 50 % від сумарної товщини покриття 14. У деяких прикладах бар'єрний для дифузії шар 16 може мати товщину в межах приблизно 10 % і приблизно 30 % від сумарної товщини покриття 14. У прикладах діапазони товщини бар'єрного для дифузії шару 16 становлять: в межах приблизно 0,0000125 дюйма (приблизно 0,3175 мкм) і приблизно 0,0025 дюйма (приблизно 63,5 мкм); в межах приблизно 0,000025 дюйма (приблизно 0,635 мкм) і приблизно 0,0015 дюйма (приблизно 38,1 мкм); в межах приблизно 0,00025 дюйма (приблизно 6,35 мкм) і приблизно 0,0025 дюйма (приблизно 63,5 мкм); і в межах приблизно 0,0000125 дюйма (приблизно 0,3175 мкм) і приблизно 0,000125 дюйма (приблизно 3,175 мкм); в межах приблизно 0,000025 дюйма (приблизно 0,635 мкм) і приблизно 0,000075 дюйма (приблизно 1,905 мкм); і в межах приблизно 0,0005 дюйма (приблизно 12,7 мкм) і приблизно 0,0015 дюйма (приблизно 38,1 мкм). Інші діапазони товщини бар'єрного для дифузії шару 16 з прикладів становлять: в межах приблизно 4 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0,000025 дюйма (приблизно 0,635 мкм) і приблизно 0,00075 дюйма (приблизно 19,05 мкм); в межах приблизно 0,00015 дюйма (приблизно 3,81 мкм) і приблизно 0,00045 дюйма (приблизно 11,43 мкм); в межах приблизно 0,000075 дюйма (приблизно 1,905 мкм) і приблизно 0,00075 дюйма (приблизно 19,05 мкм); в межах приблизно 0,00005 дюйма (приблизно 1,27 мкм) і приблизно 0,00045 дюйма (приблизно 11,43 мкм); в межах приблизно 0,000025 дюйма (приблизно 0,635 мкм) і приблизно 0,00025 дюйма (6,35 мкм); і в межах приблизно 0,00005 дюйма (приблизно 1,27 мкм) і приблизно 0,00015 дюйма (приблизно 3,81 мкм). Діапазони товщини покриття 14 і бар'єрного для дифузії шару 16, перераховані тут, є просто прикладами, а інша товщина покриття 14 і/або бар'єрного для дифузії шару 16 може використовуватися і підпадає під об'єм даного винаходу. Хоча згаданий раніше приклад стосується виробу 10, який включає єдиний бар'єрний для дифузії шар 16 і єдиний захисний шар 18, в деяких прикладах виріб може включати в себе щонайменше два бар'єрних для дифузії шари і/або щонайменше два захисних шари. У деяких прикладах щонайменше два бар'єрних для дифузії шари можуть включати в себе різні склади, і/або щонайменше два захисних шари можуть включати в себе різні склади. Наприклад, перший бар'єрний для дифузії шар, який утворюється на підкладці, може включати в себе перший склад, і другий бар'єрний для дифузії шар, який утворюється на першому бар'єрному для дифузії шарі, може включати в себе другий склад. У деяких прикладах перший склад може бути хімічно і/або механічно більш сумісним з підкладкою, ніж другий склад. Аналогічно, другий склад може бути хімічно і/або механічно більш сумісний із захисним шаром, ніж перший склад. У деяких прикладах замість, або додатково до включення щонайменше двох бар'єрних для дифузії шарів і/або щонайменше двох захисних шарів виріб може включати в себе шар з градієнтом складу між двома суміжними шарами. Наприклад, виріб 10 може включати в себе шар з градієнтом складу між підкладкою 12 і бар'єрним для дифузії шаром 16, і/або між бар'єрним для дифузії шаром 16 і захисним шаром 18. У деяких прикладах шар з градієнтом складу може бути по суті суцільним, таким, що шар з градієнтом має склад, подібний до підкладки 12, біля підкладки 12 і має склад, подібний бар'єрному для дифузії шару 16, біля бар'єрного для дифузії шару 16, з поступовою зміною в складі по всьому шару з градієнтом. В інших прикладах шар з градієнтом складу може включати в себе численні по своєму складу відмінні підшари, які поступово мають різні склади. Склад підшару, якнайближчого до підкладки 12, може бути подібнішим складу підкладки 12, нарівні з тим, що склад підшару, найближчий до бар'єрного для дифузії шару 16, може бути подібнішим складу бар'єрного для дифузії шару 16. ПРИКЛАДИ Порівняльний приклад 1 Кожну з набору легованих підкладок покрили захисним шаром, що має товщину приблизно 25 мкм. Використовували DVD для нанесення захисного шару, який був густим і по суті однорідним по мікроструктурі. DVD-процес використовував електронно-променеву гармату з 70 кВ і 10 кВт, з високою частотою сканування і активацією плазмою з порожнистим катодом, з підкладкою, нахиленою для підвищення густини покриття. Номінальний склад підкладки був 15 ваг. % Cr, приблизно 18,5 ваг. % Co, приблизно 5 ваг. % Mo, приблизно 3 ваг. % Al, приблизно 3,6 ваг. % Ti, приблизно 2 ваг. % Та, приблизно 0,5 ваг. % Hf, приблизно 0,06 ваг. % Zr, приблизно 0,027 ваг. % С, приблизно 0,015 ваг. % В, а решта - Ni. Номінальний склад захисного шару був 30 ваг. % Cr, 30 ваг. % Fe, 1 ваг. % Mn, 1 ваг. % Si, а решта - Ni. Зразки піддавали впливу температури 800 °C протягом 300 годин в повітряній атмосфері. Утворювалася однофазна окалина Cr2O3 на поверхні захисного шару. Середній склад захисного шару визначали, використовуючи скануючу електронну мікроскопію (СЕМ) з дисперсійною рентгенівською спектрометрією (EDS) (energy dispersive x-rayspectrometry) після піддавання впливу високої температури, і захисний шар включав в себе приблизно 10,6 ваг. % Co, який дифундував з підкладки. Приклад 1 Кожну з набору легованих підкладок покрили бар'єрним для дифузії шаром товщиною 10 мкм, що складається з Ir. Використовували DVD для нанесення бар'єрного для дифузії шару, який був густим і по суті однорідним по мікроструктурі. DVD-процес використовував електроннопроменеву гармату з 70 кВ і 10 кВт, з високою частотою сканування і активацією плазмою з порожнистим катодом, з підкладкою, нахиленою для підвищення густини покриття. DVD також використовували для осадження захисного шару, що має товщину приблизно 25 мкм на бар'єрному для дифузії шарі. Номінальний склад підкладки був 15 ваг. % Cr, приблизно 18,5 ваг. % Co, приблизно 5 ваг. % Mo, приблизно 3 ваг. % Al, приблизно 3,6 ваг. % Ti, приблизно 2 ваг. % Та, приблизно 0,5 ваг. % Hf, приблизно 0,06 ваг. % Zr, приблизно 0,027 ваг. % С, приблизно 0,015 ваг. % В, а решта - Ni. Номінальний склад захисного шару був 30 ваг. % Cr, 30 5 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 ваг. % Fe, 1 ваг. % Mn, 1 ваг. % Si, а решта - Ni. Фіг. 2 являє собою мікрофотографію поперечного перерізу з прикладу для набору легованих підкладок, яка ілюструє підкладку 22, бар'єрний для дифузії шар 24, утворений на підкладці 22, а також захисний шар 26, утворений на бар'єрному для дифузії шарі 24. Зразки піддавали впливу температури 800 °C протягом 300 годин в повітряній атмосфері. Фіг. 3 являє собою мікрофотографію поперечного перерізу з прикладу для набору легованих підкладок, яка ілюструє окалину 28, утворену на захисному шарі 26. До того ж, фіг. 3 показує, що Ir з бар'єрного для дифузії шару 24 дифундував в підкладку 22 і захисний шар 26. Середній склад захисного шару 26 визначали, використовуючи СЕМ з EDS після піддавання впливу високої температури, і захисний шар 26 включав в себе приблизно 3,7 ваг. % Co, який дифундував з підкладки 22. Це нижче, ніж середня кількість Co в захисному шарі 26 при відсутності бар'єрного для дифузії шару 24. Приклад 2 Випробування на високотемпературну корозію типу II проводили на покритих підкладках, які одержували етап попереднього окислення з 100-годинною витримкою при 800 °C. Номінальний склад підкладки був 15 ваг. % Cr, приблизно 18,5 ваг. % Co, приблизно 5 ваг. % Mo, приблизно 3 ваг. % Al, приблизно 3,6 ваг. % Ti, приблизно 2 ваг. % Та, приблизно 0,5 ваг. % Hf, приблизно 0,06 ваг. % Zr, приблизно 0,027 ваг. % С, приблизно 0,015 ваг. % В, а решта - Ni. Номінальний склад захисного шару був 30 ваг. % Cr, 30 ваг. % Fe, 1 ваг. % Mn, 1 ваг. % Si, а решта - Ni. Бар'єрний для дифузії шар складався з Ir і був 10 мкм при осадженні. Дослідні зразки -1 витримували при 700 °C в потоці повітря, що містить 300 млн SO2, з 20-годинними 2 інтервалами, між якими застосовували сольовий розчин з концентрацією 0,075 мг/см при кімнатній температурі до покритих сторін. Після сумарної 100-годинної витримки при 700 °C покриття показали, що немає доказів шкідливого впливу високотемпературної корозії в умовах типу II. Щільна і приросла окалина Cr2O3 забезпечувала достатній бар'єр проти погіршення навколишнього середовища протягом усього випробувального періоду. Покриття з Ir-бар'єром, як очікували, зберігає свою стійкість до корозії протягом довшого часу, ніж покриття без Irбар'єра, тому що міграція кобальту в захисне покриття сповільнюється або зменшується. Були описані різні приклади. Ці та інші приклади вміщені в об'ємі наступної формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 1. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни, який включає в себе: підкладку з суперсплаву на основі нікелю, що містить в межах від 2 ваг. % до 5 ваг. % алюмінію і в межах від 2 ваг. % до 5 ваг. % титану, при цьому підкладка з суперсплаву на основі нікелю містить в межах від 40 об. % до 55 об. % γ´ фази, що виділилася, бар'єрний для дифузії шар на підкладці, при цьому бар'єрний для дифузії шар містить здебільшого іридій, і захисний шар на бар'єрному для дифузії шарі, що містить щонайменше один з наступних елементів: алюміній або хром. 2. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 1, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар сконфігурований для зменшення дифузії між щонайменше однією з наступних складових: підкладки і захисного шару або захисного шару і підкладки. 3. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 1, який відрізняється тим, що бар’єрний для дифузії шар складається з іридію. 4. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 1, який відрізняється тим, що захисний шар містить 30 ваг. % хрому, 30 ваг. % заліза, 1 ваг. % марганцю, 1 ваг. % кремнію і нікель - решта. 5. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 4, який відрізняється тим, що вказаний виріб додатково містить окалину, утворену на захисному шарі, і при цьому окалина містить оксид щонайменше одного з наступних елементів: алюмінію або хрому. 6. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар додатково містить хром. 7. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар додатково містить кремній. 6 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар додатково містить щонайменше один з наступних елементів: платину, паладій, реній, рутеній або родій. 9. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі, виміряна в напрямку, перпендикулярному до поверхні підкладки з суперсплаву на основі нікелю, на якій утворюються бар'єрний для дифузії шар і захисний шар, складає між приблизно 6,35 мкм і приблизно 127 мкм. 10. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 9, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі, виміряна в напрямку, перпендикулярному до поверхні підкладки з суперсплаву на основі нікелю, на якій утворено бар'єрний для дифузії шар і захисний шар, складає між приблизно 12,7 мкм і приблизно 38,1 мкм. 11. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 9 або 10, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару складає між приблизно 5 % і приблизно 50 % від товщини бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі. 12. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 9 або 10, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару складає між приблизно 10 % і приблизно 30 % від товщини бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі. 13. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за будь-яким з пп. 1-12, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар безпосередньо після осадження є вільним від елементів, які є шкідливими для стійкості захисного шару проти окисної або високотемпературної корозії. 14. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за п. 13, який відрізняється тим, що елементи, які є шкідливими для стійкості захисного шару проти окисної або високотемпературної корозії, являють собою один з наступних елементів: Ті і Co. 15. Стійкий до високотемпературної корозії диск або роздільник газової турбіни за будь-яким з пп. 1-14, який відрізняється тим, що підкладка містить 15 ваг. % хрому, приблизно 18,5 ваг. % кобальту, приблизно 5 ваг. % молібдену, приблизно 3 ваг. % алюмінію, приблизно 3,6 ваг. % титану, приблизно 2 ваг. % танталу, приблизно 0,5 ваг. % гафнію, приблизно 0,06 ваг. % цирконію, приблизно 0,027 ваг. % вуглецю, приблизно 0,015 ваг. % бору і нікель - решта. 16. Спосіб отримання стійкого до високотемпературної корозії покриття на диску або роздільнику газової турбіни, який включає в себе: нанесення бар'єрного для дифузії шару на підкладу з суперсплаву на основі нікелю диска або роздільника газової турбіни, причому бар'єрний для дифузії шар містить здебільшого Іr, при цьому суперсплав на основі нікелю містить в межах від 2 ваг. % до 5 ваг. % алюмінію і межах від 2 ваг. % до 5 ваг. % титану, при цьому підкладка з суперсплаву на основі нікелю містить в межах від 40 об. % до 55 об. % γ´ фази, виділилася, і формування на бар′єрному для дифузії шарі захисного шару, що містить щонайменше один з наступних елементів: алюміній або хром. 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар конфігурують для зменшення дифузії між щонайменше однією з наступних складових виробу: підкладки і захисного шару або захисного шару і підкладки. 18. Спосіб за п. 16 або 17, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар складається з іридію. 19. Спосіб за будь-яким з пп. 16-18, який відрізняється тим, що захисний шар містить 30 ваг. % хрому, 30 ваг. % заліза, 1 ваг. % марганцю, 1 ваг. % кремнію і нікель - решту. 20. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що він додатково включає утворення окалини на захисному шарі, при цьому окалина містить щонайменше один з наступних оксидів: оксид алюмінію або оксид хрому. 21. Спосіб за будь-яким з пп. 16-20, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар додатково містить хром. 22. Спосіб за будь-яким з пп. 16-21, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар додатково містить кремній. 23. Спосіб за будь-яким з пп. 16-22, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар додатково містить щонайменше один з наступних елементів: платину, паладій, реній, рутеній або родій. 24. Спосіб за будь-яким з пп. 16-23, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі, виміряна в напрямку, перпендикулярному до поверхні 7 UA 110643 C2 5 10 15 20 25 30 підкладки з суперсплаву на основі нікелю, на яку наносять бар’єрний для дифузії шар і захисний шар, складає між приблизно 6,35 мкм і приблизно 127 мкм. 25. Спосіб за п. 24, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі, виміряна в напрямку, перпендикулярному до поверхні підкладки з суперсплаву на основі нікелю, на яку наносять бар’єрний для дифузії шар і захисний шар, складає між приблизно 12,7 мкм і приблизно 38,1 мкм. 26. Спосіб за п. 24 або 25, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару складає між приблизно 5 % і приблизно 50 % від товщини бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі. 27. Спосіб за п. 24 або 25, який відрізняється тим, що товщина бар'єрного для дифузії шару складає між приблизно 10 % і приблизно 30 % від товщини бар'єрного для дифузії шару і захисного шару в сумі. 28. Спосіб за будь-яким з пп. 16-27, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар вільний від елементів, які є шкідливими для стійкості захисного шару проти окисної або високотемпературної корозії. 29. Спосіб за п. 28, який відрізняється тим, що елементи, які є шкідливими для стійкості захисного шару проти окисної або високотемпературної корозії, являють собою наступні елементи: Ті і Co. 30. Спосіб за будь-яким з пп. 16-29, який відрізняється тим, що підкладка містить 15 ваг. % хрому, приблизно 18, 5 ваг. % кобальту, приблизно 5 ваг. % молібдену, приблизно 3 ваг. % алюмінію, приблизно 3,6 ваг. % титану, приблизно 2 ваг. % танталу, приблизно 0,5 ваг. % гафнію, приблизно 0,06 ваг. % цирконію, приблизно 0,027 ваг. % вуглецю, приблизно 0,015 ваг. % бору і нікель - решта. 31. Спосіб за будь-яким з пп. 16-30, який відрізняється тим, що бар'єрний для дифузії шар наносять на підкладку, використовуючи щонайменше одну з наступних технологій: спрямованого фізичного осадження з парової фази, електроосадження або електроосадження нанопокриття. 32. Спосіб за будь-яким з пп. 16-31, який відрізняється тим, що захисний шар наносять на бар'єрний для дифузії шар, використовуючи щонайменше одну з наступних технологій: спрямованого фізичного осадження з парової фази, електроосадження або електроосадження нанопокриття. 8 UA 110643 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9