PDC-TBC CORNET

Tytuł projektu:

Nowoczesne powłokowe bariery cieplne z międzywarstwami Polymer- Derived Ceramics dla krytycznych komponentów silników lotniczych

Novel Thermal Barrier Coatings with Polymer-Derived Ceramic interlayers for jet engine critical components

Akronim projektu:

PDC-TBC

Partnerzy konsorcjum :

Stowarzyszenie Śląski Klaster Lotniczy, Polska

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Polska

POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza, Polska

GfKORR - Gesellschaft für Korrosionsschutz e.V., Niemcy

DECHEMA-Forschungsinstitut (dechema-dfi.de), Niemcy

Okres realizacji projektu:

1.02.2024 – 31.01.2026

Wartość projektu:

1 934 545,33 PLN

Wartość dofinansowania:

1 899 288,68 PLN

Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach 35 konkursu inicjatywy CORNET

Opis projektu:

Przemysł lotniczy wciąż wymaga wdrażania nowych technologii, przyjaznych dla środowiska z uwagi na konieczność ograniczenia negatywnego wpływu emisyjności CO2 do atmosfery przez statki lotnicze. Jest to zgodne z wytycznymi zawartymi w programie UE "Flightpath 2050". Z punktu widzenia inżynierii materiałowej, lekkie stopy, jak np. stopy TiAl, odporne na działanie wysokiej temperatury stanowią obecnie podstawę realizowanych przez światowych liderów przemysłu lotniczego wdrożeń materiałowych, z uwagi na możliwość znacznej redukcji masy elementów silników lotniczych, co bezpośrednio ma wpływ na redukcję zużycia paliwa przez samoloty, a więc tym samym na obniżoną emisyjność CO2 do środowiska. Kluczową nowością jest opracowanie nowoczesnej technologii osadzania warstw stanowiących elementy systemu TBC na lekkim stopie TiAl, zgodnego z wymaganiami lotniczymi, w którym obecnie stosowane są komercyjne nadstopy niklu z powłoką TBC. Ponieważ stopy TiAl charakteryzują się niewystarczającą odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze, a także wykazują niską odporność na ścieranie, wymagane jest zmodyfikowanie procesu wytwarzania warstw w sposób zapewniający ich eksploatację w części gorącej obecnie stosowanych lotniczych silników. Zastąpienie w procesie wytwarzania łopatek turbiny nadstopów o większym ciężarze właściwym stopami TiAl z zabezpieczeniem w postaci dotychczas nie stosowanej w podobnych rozwiązaniach międzywarstwy typu PDC oraz standardową, zewnętrzną warstwą ceramiczną 7YSZ, przy zakładanym zachowaniu ich właściwości użytkowych w odniesieniu do aplikacji lotniczej, będzie miało wpływ na obniżenie masy elementów silnika, a tym samym na podwyższoną wydajność konstrukcji turbiny. Dodatkowo pozwoli to na obniżenie kosztów wytwarzania części, które obecnie wciąż odlewane głównie z nadstopów niklu. Stąd, przyjęto do badań komercyjny stop GE-TiAl. Powłoka wykonana z ceramiki pochodzenia polimerowego PDC (Polymer Derived Ceramics) na bazie szkieł z układu SiAlOC zapewni pożądaną odporność na utlenianie dzięki tworzeniu cienkiej warstwy Al2O3 podczas ekspozycji na wysoką temperaturę, również będzie działać jako „powłoka wiążąca" dla zewnętrznej warstwy ceramicznej. Wyniki badań literaturowych wskazują na problem przyczepności materiału ceramicznego bezpośrednio do podłoża elementów ze stopu TiAl. Stąd koncepcja prac, które będą realizowane w ramach projektu potwierdzająca możliwość wytworzenia powłok TBC na stopach na osnowie TiAl poprzez zastosowanie warstw PDC, co stanowić będzie rozwiązanie umożliwiające podwyższyć adhezyjność ceramicznej warstwy zewnętrznej do ich podłoża.

Komitet użytkowników:

WP Aerotech Sp. z o.o.

Umowa na realizację projektu o akronimie PDC-TBC w ramach 35 Konkursu w ramach Inicjatywy CORNET została podpisana z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju w dn. 19 kwietnia 2024r.