Přejít k obsahu


Magnetron-sputtered thick multilayer Zr(Hf)–B–(Si–)C coatings for erosion protection of steam-turbine blades

Citace:
PROCHÁZKA, M., ŠÍMOVÁ, V., VLČEK, J., ČERSTVÝ, R., HAVIAR, S., REZEK, J., RUSŇÁK, K. Magnetron-sputtered thick multilayer Zr(Hf)?B?(Si?)C coatings for erosion protection of steam-turbine blades. Gent, Belgie, 2016.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Magnetron-sputtered thick multilayer Zr(Hf)?B?(Si?)C coatings for erosion protection of steam-turbine blades
Rok vydání: 2016
Autoři: Ing. Michal Procházka , Ing. Veronika Šímová , Prof. RNDr. Jaroslav Vlček CSc. , Ing. Radomír Čerstvý , RNDr. Stanislav Haviar Ph.D. , Ing. Jiří Rezek Ph.D. , Doc. RNDr. Karel Rusňák CSc.
Abstrakt CZ: Tlusté multivrstvy (až 5 vrstev, každá s tloušťkou 5 ?m) Zr?B?C, Zr?B?Si?C a Hf?B?Si?C byly deponovány v čistém argonu na křemíkový a ocelový substrát pomocí magnetronového rozprašování terče B4C?Zr(Hf)?(Si) (15 % Zr nebo Hf, 0?7,5 % Si v erozní zóně). Nevyvážený magnetron (127 × 254 mm^2) byl napájen pulzním zdrojem s frekvencí 10 kHz a střídou 85 % (délka pulzu 85 ?s). Celkový tlak byl 0,5 Pa, substráty byly vyhřívány na 410 °C a během depozice byly na plovoucím potenciálu. Před každou depozicí vrstvy probíhala 90?180 minut modifikace povrchu substrátu rozprašováním terče B4C?Zr(Hf)?(Si) v argonu při tlaku 0,5 Pa, se střídou 20 % (délka pulzu 20 ?s), záporným dc předpětím 1200 V na substrátech a teplotou substrátů 410 °C. Bylo prokázáno, že modifikace ocelových substrátů je důležitou podmínkou pro adhezi vrstev Zr?B?C, Zr?B?Si?C a Hf?B?Si?C. Všechny vrstvy vykazovaly vysokou tvrdost (až 32 GPa), vysokou elastickou vratnost (>70 %) a poměr H/E* okolo 0,1. Vrstvy Zr?B?Si?C a Hf?B?Si?C s tloušťkou 16 ?m prokázaly zvýšenou erozní odolnost v průmyslovém testu simulujícím vodní erozi pohybujících se lopatek parních turbín.
Abstrakt EN: Thick multilayer (up to 5 layers with a 5 ?m thickness each) Zr?B?C, Zr?B?Si?C and Hf?B?Si?C coatings were deposited on silicon and steel substrates using pulsed magnetron co-sputtering of single B4C?Zr(Hf)?(Si) target (at a fixed 15% Zr or Hf fraction and a varying 0?7.5% Si fraction in the target erosion area) in pure argon. A planar unbalanced magnetron (127 × 254 mm^2) was driven by a pulsed dc power supply operating at a repetition frequency of 10 kHz with a fixed 85% duty cycle (voltage pulse duration of 85 ?s). The total pressure was 0.5 Pa and the substrate temperature was adjusted to 410 °C during the deposition on the substrates at a floating potential. Prior to each deposition of a 5 ?m thick layer, a modification of the substrate surface was performed by pulsed dc magnetron sputtering of the B4C?Zr(Hf)?(Si) target in argon at the same pressure of 0.5 Pa, a duty cycle of 20% (voltage pulse duration of 20 ?s), a negative dc substrate bias of 1200 V and the substrate temperature of 410 °C for 90?180 min. It was shown that the pretreatment of the steel substrates is a necessary condition for adhesion of the multilayer Zr?B?C, Zr?B?Si?C and Hf?B?Si?C coatings. All coatings possessed a high hardness (up to 32 GPa), high elastic recovery (>70%) and H/E* ratio around 0.1. The 16 ?m thick Zr?B?Si?C and Hf?B?Si?C coatings exhibited an enhanced erosion resistance in industrial tests simulating the liquid impact erosion of moving steam-turbine blades.
Klíčová slova

Zpět

Patička