Статьи
Аддитивные технологии позволяют получать сложнопрофильные детали различной номенклатуры с высоким коэффициентом использования материала. Для изготовления деталей методом селективного лазерного сплавления наибольшее распространение получили порошки из сплава AlSi10Mg за счет своей высокой технологичности. Для расширения области применения и улучшения служебных характеристик данного материала перспективным является легирование малыми добавками переходных металлов. Рассмотрена эффективность введения меди, церия и циркония для увеличения механических свойств сплава типа AlSi10Mg.
Проведен сравнительный анализ традиционных методов полирования поверхности (механический, химический и электрохимический методы) с методом электролитно-плазменной обработки. Осуществлено электролитно-плазменное полирование поверхности образцов из титановых сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 в двухкомпонентном электролите на основе солей плавиковой кислоты общей концентрацией не более 5% (по массе). Определены скорости полирования титановых сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 в предложенном электролите. Исследовано влияние длительности электролитно-плазменного полирования поверхности образцов из титановых сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 на параметр шероховатости поверхности Ra. Установлены качественные зависимости скоростей полирования поверхности титановых сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 от концентрации электролита, его температуры и рабочего напряжения.
Исследовано распределение содержания примесей фосфора и серы в γ- и γ'-фазах монокристаллов сплава ЖС36-ВИ высокоразрешающими методами просвечивающей электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа. Показано, что эти примеси преимущественно концентрируются в γ-твердом растворе, в котором встречаются локальные участки их повышенного содержания. Характер этого распределения сохраняется после испытаний на длительную прочность, причем неоднородность содержания серы между (γ/γ')-фазами приобретает более выраженный характер, особенно для сплава с высоким содержанием серы. Предложен механизм нарушения когерентной связи между γ- и γ'-фазами в присутствии повышенного содержания примесей и снижения жаропрочности монокристаллов.
Исследовано поведение кремния, фосфора и лантана при направленной кристаллизации монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов ЖС32-ВИ и ВЖМ5-ВИ, применяемых для литья лопаток авиационных газотурбинных двигателей.
Показано, что насыщение сплавов кремнием при отливке монокристаллов происходит за счет взаимодействия углерода с несвязанным оксидом кремния, входящим в состав керамической формы. При этом в безуглеродистых жаропрочных сплавах насыщение металла кремнием происходит в 4 раза медленнее, чем в углеродсодержащих. Для обеспечения высокой чистоты по примеси кремния и гарантированно высоких стабильных свойств отливок рекомендуется применение безуглеродистых жаропрочных никелевых сплавов.
Экспериментально установлено, что микролегирование лантаном жаропрочных никелевых сплавов, содержащих повышенное количество фосфора (0,014% (по массе)), позволяет повысить долговечность монокристаллов благодаря связыванию фосфора в термически прочное тугоплавкое соединение (фосфид лантана) и нейтрализации его отрицательного влияния. Показано, что при многократном переплаве сплава изменяется содержание макро- и микролегирующих элементов и, как следствие, снижается количество упрочняющей γ'-фазы и долговечность монокристаллов.
Для обеспечения гарантированно высоких эксплуатационных характеристик монокристаллов рекомендуется долегировать сплав до оптимального химического состава при переплаве в вакуумной индукционной печи с применением экспресс-анализа.
Исследованы изменения структуры и фазового состава сплава ВЖ175-ИД для дисков турбин ГТД после термической обработки и имитаций наработок (длительных выдержек при максимальной рабочей температуре 750°С). Изучены механические свойства сплава и выполнены фрактографические исследования образцов в исходном (термообработанном) состоянии и после длительных нагревов при рабочей температуре в течение 1000 и 2000 ч.
Проведены теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного, химического и структурно-фазового состояния мартенситостареющей стали после электронно-лучевой сварки и последующей термической обработки. Установлено, чтохимический, фазовый состав, структура и напряженно-деформированное состояние шва из мартенситостареющей стали зависят от скорости электронно-лучевой сварки. Из анализа напряженных состояний сварного шва следует, что при большей скорости сварки остаточные напряжения в сварном шве имеют бо́льшие значения.
Термоциклическая обработка шва в защемленном состоянии приводит к его упрочнению и снижению остаточных напряжений.
Исследованы особенности формирования структуры и свойств сварных соединений алюминиевого В-1579 (Al–Mg–Sc) и алюминий-литиевого В-1481 (Al–Cu–Li) сплавов, выполненных лазерной сваркой без присадочного материала. Разработаны режимы лазерной сварки, обеспечивающие высокие значения пластичности и ударной вязкости, при этом уровень прочности сварных соединений сплава В-1481 составил 0,6 от прочности основного материала, а для сплава В-1579: 0,9.
Установлено, что на сварных соединениях сплава В-1579 с увеличением скорости сварки происходит повышение прочностных характеристик и сопротивления усталости. Сплав В-1481 более чувствителен к воздействию термического цикла сварки – чем выше скорость сварки, тем меньше разупрочнение и выше значения характеристик сопротивления усталости.
Реализация новых проектов в различных отраслях промышленности требует решения новых задач, одной из которых является создание перспективных материалов, обладающих повышенными рабочими характеристиками. К таким материалам относятся металлические волокнистые композиционные материалы, неотъемлемым этапом при создании которых является разработка технологий их изготовления. Технологическая схема изготовления металлических волокнистых композиционных материалов влияет на формирование их структуры и свойств. Поэтому необходимо правильно выбрать метод формирования полуфабрикатов для их изготовления, который обеспечивает изоляцию между волокнами слоем матричного материала, отсутствие их механического повреждения и химического взаимодействия с матричным материалом, а также способствует равномерному распределению волокон в материале.
В статье представлен обзор методов формирования полуфабрикатов для изготовления металлических волокнистых композиционных материалов. Показано, что наиболее распространенными являются методы жидкофазной технологии, газотермического напыления, физического осаждения в вакууме. Рассмотрены основные проблемы, возникающие при получении полуфабрикатов, и пути их решения.
В настоящее время в РФ детали из полимерных композиционных материалов (ПКМ) авиационного назначения изготавливают автоклавным методом. За рубежом используются в основном безрастворные технологии на расплавных связующих. Безавтоклавные методы формования, такие как инфузионные (пропитка под давлением и вакуумная пропитка), позволяют существенно снизить себестоимость изделий из ПКМ. Вакуумная пропитка представляет особый интерес, так как в этом случае не требуется применение сложного технологического оборудования. Для обеспечения работоспособности материала модификация его функционализованными углеродными нанотрубками представляет особый интерес.
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) находят свое применение в различных областях промышленности и техники. В авиационной промышлености использование новых и усовершенствованных материалов, таких как ПКМ, приводит к повышению эффективности летательных аппаратов, а именно – к снижению массы конструкции. Однако с увеличением применения ПКМ в конструкциях летательных аппаратов (ЛА) возник вопрос их защиты от накопления статического электричества и от воздействия молниевых разрядов в условиях грозового фронта при полете. В статье описаны процесс проведения испытаний экспериментальных и конструктивно-подобных образцов – фрагментов прототипа панели крыла из углепластика с разработанным во ФГУП «ВИАМ» молниезащитным покрытием (МЗП) марки ВКУ-53МЗ, порядок и методы проведения испытаний, дана оценка стойкости разработанного материала ВКУ-52МЗ к воздействию электрического разряда, имитирующего импульс тока молнии.
В настоящее время полимерные композиционные материалы, в особенности углепластики, широко используются в конструкциях авиационной техники. Одной из сложностей, с которой сталкиваются изготовители деталей и конструкций из углепластиков, является определение пористости в них без разрушения по всей площади изготавливаемых деталей. В данной работе для решения этой задачи приводятся результаты опробования ультразвукового теневого метода неразрушающего контроля. Проведены исследования образцов из углепластика без пористости и с величиной объемной доли пористости 4–5%. Результаты исследований показали, что между величиной объемной доли пор и амплитудой прошедшего через углепластик ультразвукового сигнала, а также центральной частотой его амплитудно-частотного спектра существует корреляция. Следовательно, ультразвуковой теневой метод можно применить для оценки пористости в углепластике.
Одними из важнейших характеристик в обеспечение пожаробезопасности авиационной техники являются огнестойкость и огненепроницаемость материалов и конструктивных элементов на их основе. Характеристики огнестойкости (кроме тепло- и термостойкости материала огнеблокирующей перегородки) определяются также величиной передаваемого теплового потока и температурой необогреваемой поверхности. Поскольку на эти характеристики влияют как свойства самого испытываемого материала, так и условия проведения испытания, требуется разработка математической модели, позволяющей оценивать влияние различных факторов на нормируемые характеристики. Построена математическая модель, описывающая теплопередачу от пламени на монолитную стенку и от стенки в окружающее пространство. Выполнены оценочные расчеты по влиянию различных факторов материала и условий окружающей среды на температурные характеристики образца огнепреграждающей перегородки.