Статьи
Рассмотрены субструктура литейных жаропрочных никелевых сплавов и применение модели напряженного состояния структурных составляющих. Показана невозможность применения стандартной методики рентгеновской тензометрии внутренних напряжений «sin2ψ» для монокристаллических и направленно-кристаллизованных образцов сплавов. Предложены структурная модель жаропрочного сплава и методика оценки межфазных напряжений в монокристаллических жаропрочных никелевых сплавах с применением рентгеновского структурного анализа и данных о мисфите (несоответствии параметров кристаллических решеток γ- и γ′-фаз).
Разработаны два опытных экономнолегированных титановых сплава: псевдо-α-(Ti–Fe–Zr–O–N) и α+β (Ti–Al–V–Fe)-класса – для создания титан-полимерных слоистых композиционных материалов, позволяющих обеспечить снижение массы на 20% по сравнению с цельнометаллическими конструкциями из алюминиевых сплавов. Новые сплавы содержат микродобавки РЗМ и обладают повышенными механическими и эксплуатационными свойствами.
Рассмотрены важнейшие проблемы при литье магниевых сплавов – создание новых составов и технология получения противопригарных присадочных материалов (ППМ) с улучшенными свойствами, а также изучение механизма защиты магниевых сплавов от окисления в процессе литья в песчано-глинистые смеси (ПГС).
Исследованы свойства стеклотекстолитов на основе полиимидного связующего и различных наполнителей. Показано, что комбинированный материал с использованием в наружных слоях углеродной ткани обладает высокой механической прочностью, теплостойкостью, хорошими антифрикционными свойствами и малым износом.
Рассмотрены вопросы численной оптимизации резонансных узкополосных радиопоглощающих материалов на основе полимерных матриц различной плотности на основе науглероженного волокна «УВЖ-15С Эхо» (Светлогорское ПО «Химволокно», Беларусь) с диаметром элементарного волокна 7 мкм и удельным сопротивлением 0,00003 Ом·м. В результате расчетов для ряда частот сантиметрового и дециметрового диапазона волн определены оптимальные толщина материала, длина и концентрация волокна – наполнителя. Учтены особенности оптимизации резонансных материалов, связанные с неоднозначностью определения оптимизированных параметров. Благодаря этому проведенные расчеты позволяют выбрать тип матрицы по минимальной массе 1 м2 материала.
Рассмотрена технология изготовления методом вакуумной инфузии с использованием полупроницаемой мембраны эталонных образцов из углепластика с заданной пористостью на основе эпоксидного связующего в зависимости от параметров пропитки. Измерение пористости проводилось с помощью шлифов. Образцы плит исследованы эхо-импульсным ультразвуковым методом контроля с использованием фазированных решеток для выявления зависимости между величиной донного сигнала и пористостью в эталонных образцах.
Исследовано влияние различных наполнителей и модифицирующих добавок на физико-механические, технологические и адгезионные свойства. Показано, что введение модифицирующих добавок различной химической природы приводит к изменению свойств, в частности к набуханию в воде маслобензостойкого герметика на основе полисульфидного олигомера.
Рассмотрены тенденции развития в области топливостойких покрытий, которые выполняют функцию защиты от коррозии внутренней поверхности топливных кессон-баков, изготовленных из алюминиевых сплавов, а также полимерных композиционных материалов. Проведен анализ научно-технической документации и охранных документов ведущих стран мира по проблеме разработки топливостойких покрытий.
В настоящее время в современной авиационной промышленности и двигателестроении широко применяются жаропрочные никелевые сплавы, испытывающие огромные тепловые и силовые нагрузки. Наличие в никелевых сплавах мышьяка и селена приводит к катастрофическому ухудшению их физических и механических свойств.
В работе проведено определение содержания мышьяка и селена в стандартных образцах (СО) никелевых сплавов методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) в сочетании с гидридной генерацией паров. Приведена методика растворения пробы и подготовки ее к анализу. Спектральные интерференции устранены путем отделения определяемых элементов с помощью гидридообразования. Предел обнаружения составил, % (по массе): 0,00001 Se и 0,000005 As, диапазон определяемых концентраций: 0,00006–0,0012% (по массе), относительное стандартное отклонение не превышает 0,05.
Разработана методика определения содержания редкоземельных элементов, железа, кобальта, бора и примесей никеля и алюминия в термостабильных магнитных материалах системы РЗМ–Fe–Co–B. Изучены различные условия растворения образцов магнитных материалов и установлены оптимальные условия микроволнового разложения, выбраны основные аналитические линии, свободные от спектральных наложений. Относительная погрешность определения основных элементов не превышает 3%.
В состав жаропрочных никелевых сплавов может одновременно входить большое количество легирующих элементов, таких как Al, Ti, Cr, Co, Zr, Nb, Mo, Ru, Ta, W, Re. Однако методик их одновременного определения (без применения близких по составу стандартных образцов) до последнего времени не существовало. Для определения легирующих элементов в никелевых сплавах был предложен метод атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП). На образцах различных составов, в том числе и рутенийсодержащих, отработана методика микроволновой пробоподготовки никелевых сплавов. Подобраны составы смесей для растворения и параметры микроволнового разложения.
Разработаны и аттестованы методики измерений массовой доли Al, Ti, Cr, Co, Nb, Mo, Ru, Ta, W, Re в никелевых сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Границы относительной погрешности измерения массовой доли элементов от 0,1 до 20% не превышают 4%.
Проведено исследование характера разрушения образцов жаропрочного никелевого сплава ВЖ175, испытанных на малоцикловую усталость (МЦУ) при заданной общей деформации цикла. Рассмотрены особенности разрушения образцов в зависимости от температуры и числа циклов испытания, а также величины заданной общей деформации. Испытания на МЦУ проведены в условиях постоянной общей (упругой и пластической) деформации за цикл нагружения εа. Характер малоциклового усталостного разрушения жаропрочного никелевого сплава ВЖ175 исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа VEGA//SB фирмы TESCAN. При комнатной температуре испытания наблюдается в основном вязкий характер разрушения с наличием типичного бороздчатого механизма распространения трещины. При температуре испытания 650°С наблюдается смешанный механизм разрушения: вязкий и квазихрупкий.