Свежий номер

 
№4  2017

1.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-1-1
УДК 621.74
О. Г. Оспенникова, Л. И. Рассохина, О. Н. Битюцкая, М. В. Гамазина
ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ЛОПАТОК ГТД МЕТОДОМ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Nb–Si КОМПОЗИТА

Рассматриваются вопросы, связанные с разработкой технологического процесса получения отливок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) из сплава на основе ниобиево-кремниевого композита. Оптимизированы параметры прессования и свойства высокоогнеупорных керамических стержней из оксида иттрия. Изготовлены керамические оболочковые формы и исследованы их основные характеристики. Проведена заливка формы лопатки высокотемпературным сплавом на основе NbSi методом направленной кристаллизации. Изучен характер взаимодействия расплава с материалами формы и стержня. Сделаны выводы о работоспособности разработанных технологий получения керамических стержней и форм на основе оксида иттрия при отливке лопаток из сплава на основе ниобиево-кремниевого композита.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 9.1. «Монокристаллические жаропрочные суперсплавы, включая естественные композиты» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 



2.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-2-2
УДК 669.018.44
Д. Е. Каблов, В. В. Сидоров, П. Г. Мин, Ю. А. Пучков
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ПРИМЕСЕЙ И ДОБАВКИ ЛАНТАНА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЖС36

Показано, что, являясь примесными поверхностно-активными элементами, кислород и сера способствуют образованию «паразитных» кристаллов, ускоряют диффузию на межфазных границах, рост пор, трещин и огрубление упрочняющей γ'-фазы.

Лантан превосходит по рафинирующей способности другие редкоземельные металлы и магний, и введение добавки лантана позволяет получить ультрачистый по содержанию кислорода и серы сплав ЖС36, а также увеличить количество годных монокристаллов из этого сплава. Сегрегируя на межфазных границах, лантан вытесняет серу, снижая зернограничную диффузию и подвижность межфазных дислокаций. Показано, что лантан является высокоэффективной рафинирующей, микролегирующей и модифицирующей добавкой, увеличивающей жаропрочность, циклическую прочность и жаростойкость монокристаллов из сплава ЖС36.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 10.1. «Ресурсосберегающие технологии выплавки перспективных литейных и деформируемых супержаропрочных сплавов с учетом переработки всех видов отходов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 



3.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-3-3
УДК 669.018.44:669.245
П. Г. Мин, В. В. Сидоров, В. Е. Вадеев
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ КРЕМНИЯ ПРИ ВЫПЛАВКЕ И НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ НИКЕЛЕВЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

Исследовано восстановление кремния из литейной керамической формы при направленной кристаллизации путем взаимодействия с расплавами монокристаллических никелевых жаропрочных сплавов ЖС32-ВИ и ВЖМ5-ВИ, применяемых для литья лопаток авиационных газотурбинных двигателей. Доказано, что насыщение кремнием происходит за счет взаимодействия углерода с несвязанным оксидом кремния, входящим в состав керамической формы. Установлено, что при отливке монокристаллов из безуглеродистых жаропрочных сплавов насыщение металла кремнием происходит в 4 раза медленнее, чем из сплавов, в систему легирования которых входит углерод.

Подтверждена возможность связывания кремния с иттрием в тугоплавкое соединение с последующим удалением из расплава путем фильтрации через пенокерамический фильтр с различной скоростью. Установлено, что данный способ имеет низкую эффективность.



4.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-4-4
УДК 669.018.44:669.245
П. Г. Мин, В. В. Сидоров, Д. Е. Каблов, В. Е. Вадеев
РАФИНИРОВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ СЕРЫ И КРЕМНИЯ И НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ВРЕДНОГО ВЛИЯНИЯ ФОСФОРА

Проведен выбор элементов-дезактиваторов примесей для рафинирования расплавов монокристаллических никелевых жаропрочных сплавов от серы и кремния и нейтрализации вредного влияния фосфора при выплавке в вакуумной индукционной печи. Критериями выбора являлись высокое сродство к примесям, стоимость, распространение в природе и физико-химические свойства активных элементов. Показано, что для связывания в тугоплавкие соединения фосфора более эффективен лантан, для кремния – иттрий, а для серы возможно применение как иттрия, так и лантана.

Экспериментально проверена эффективность рафинирования расплавов монокристаллических никелевых жаропрочных сплавов путем связывания примесей серы, фосфора и кремния в термически прочные тугоплавкие соединения с РЗМ. Установлено, что в результате микролегирования сплава РЗМ степень десульфурации составила до 89% отн. Снижение содержания кремния происходит с низкой эффективностью (12% отн.). В отличие от серы и кремния, в результате присадки РЗМ (лантана) и последующей фильтрации расплава содержание фосфора в сплавах не снижается, однако за счет высокой температуры плавления фосфидов лантана нейтрализуется вредное влияние фосфора и увеличивается длительная прочность монокристаллов при рабочих температурах.



5.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-5-5
УДК 678.8
Л. В. Соловьянчик, С. В. Кондрашов, К. А. Шашкеев, П. С. Мараховский, М. А. Солдатов
НОВЫЙ ПОДХОД ДЛЯ ПРИДАНИЯ ПКМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ

Предложен новый поход к получению высоконаполненных гибридных полимерных композиционных материалов (ПКМ). Нанесение модифицированного углеродными нанотрубками (УНТ) связующего производят из дисперсии, в которой в качестве дисперсионной среды используется легколетучий растворитель (ацетон). Частицы дисперсной фазы содержат нативные УНТ или УНТ, модифицированные функциональными группами, эпоксидную смолу, отвердитель. В случае использования нефункционализированных УНТ в состав дисперсии входит модификатор. В качестве модификатора используются полимеры, обеспечивающие нековалентную функционализацию нанотрубок и регулирующие взаимодействие в системах УНТ/УНТ и УНТ/матрица.



6.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-6-6
УДК 69.018.95
С. И. Войнов, Г. Ф. Железина, И. А. Волков, Н. А. Соловьева
ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ В СОСТАВЕ СЛОИСТОГО МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И УГЛЕПЛАСТИКА

Рассмотрена возможность применения ингибиторов коррозии в составе слоистых металлополимерных композиционных материалов на основе листов алюминиевого сплава и слоев углепластика. Исследовано влияние ингибиторов коррозии на коррозионные процессы алюминиевого сплава при контакте со слоями углепластика. Слоистый композит «алюминий–углепластик» с разделительными слоями, содержащими ингибитор коррозии, обладает высокой коррозионной стойкостью, что позволяет рассматривать такой слоистый композит как перспективный материал для использования в авиационной технике.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 6.2. «Слоистые трещиностойкие, высокопрочные металлополимерные материалы» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 



7.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-7-7
УДК 678.8
А. Е. Сорокин, М. М. Платонов, С. В. Малышенок
ОСОБЕННОСТИ ВСПЕНИВАНИЯ ПОЛИИМИДНЫХ СМОЛ ПРИ ПОНИЖЕННОМ ДАВЛЕНИИ

Рассмотрен подход к вспениваю полиимидных смол и композиций на их основе при пониженном давлении. Проведено сравнение свойств пенопластов, полученных путем вспенивания в воздушной среде и при пониженном давлении. Показано, что вспенивание в условиях разрежения позволяет получать материал с более стабильными прочностными показателями и повышенной термостойкостью. Проведено сравнение свойств полученного материала с импортными разработками. Рассмотрены технологии их изготовления, свойства, а также переработки в изделия различной геометрической формы.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 16. «Сверхлегкие пеноматериалы» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 



8.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-8-8
УДК 621.792
Л. Л. Краснов, О. А. Елисеев, З. В. Кирина, М. А. Венедиктова, В. А. Роговицкий
ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДИФИКАЦИЯ ТЕРМОСТОЙКОГО ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕГО СОСТАВА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ГЕРМЕТИКА НА ЕГО ОСНОВЕ

Рассмотрены результаты экспериментальной работы по уточнению рецептуры пастообразного герметика марки ВИКСИНТ У-2-28 в части замены гидрофобизирующей и структурирующей жидкости ГКЖ 136-41 на гидрофобизирующие жидкости Пента 808А или Пента 804. Причина такой замены обусловлена проблемой приобретения жидкости полиэтилгидридсилоксана ГКЖ 136-41 из-за отсутствия исходного сырья – продукта этилдихлорсилана. Приведены результаты сравнительного анализа технологических, физических, механических свойств ленточных герметиков, изготовленных с использованием различных гидрофобизирующих жидкостей.



9.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-9-9
УДК 678.073
Г. Н. Петрова, С. А. Ларионов, Ю. А. Сапего, М. М. Платонов
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ПОЛИКАРБОНАТА: ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕРАБОТКИ; ВЛИЯНИЕ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАЗМЕРНУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ ОБЪЕКТОВ, СОЗДАННЫХ ПО FDM-ТЕХНОЛОГИИ

Представлены результаты исследований по изучению зависимости реологических свойств разработанной во ФГУП «ВИАМ» термопластичной композиции с пониженной пожарной опасностью на основе модифицированного поликарбоната в сравнении с
ABS-пластиком и полиамидом Nylon-618, широко используемыми в настоящее время для 3D-печати.

Показано, что увеличение температуры переработки данных материалов приводит к снижению их вязкости расплава. Установлено, что модифицированный поликарбонат обладает бо́льшим значением вязкости расплава, что предопределяет более высокие температуры его переработки, чем у ABS-пластика.

Определены оптимальные температуры переработки исследуемых материалов. Показано, что в выбранном диапазоне температур переработки прочностные и деформационные свойства имеют максимальное, а усадка – минимальное значения.

Полученные результаты позволят значительно сократить время на отработку режимов 3D-печати и повысить качество изготавливаемых изделий.



10.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-10-10
УДК 669.018.28:669.721.5
В. И. Титов, Р. М. Дворецков
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЛЬЦИЯ КАК ЛЕГИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА В ЛИТЕЙНЫХ МАГНИЕВЫХ СПЛАВАХ СИСТЕМЫ Mg–Al–Zn–Mn СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИМ И АТОМНО-ЭМИССИОННЫМ МЕТОДАМИ

Показано, что при спектрофотометрическом определении кальция основные легирующие элементы (Al, Zn, Mn), присутствующие в литейных магниевых сплавах системы MgAlZnMn, не оказывают влияния на величину оптической плотности при определении содержания в сплаве кальция. Для получения воспроизводимых результатов эксперимент необходимо проводить в кварцевой посуде.

Определение кальция в магниевых сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой позволяет определять одновременно и другие легирующие элементы, содержащиеся в сплаве. При этом установлено, что они не оказывают негативного влияния на количественное определение кальция. Для исследуемого диапазона концентраций кальция выбраны наиболее чувствительные и наименее подверженные интерференции аналитические линии Ca.

Для контроля правильности и достоверности полученных результатов анализа по определению содержания кальция в магниевых сплавах использовали модельные растворы. Установлено, что содержание элементов находится в пределах допустимых погрешностей.

Разработаны методики фотометрического и атомно-эмиссионного определения кальция в литейных магниевых сплавах системы MgAlZnMn.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 2.1. «Фундаментально-ориентированные исследования» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 



11.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-11-11
УДК 004.057.2:620.1
М. А. Горбовец, Д. А. Кочетков, И. А. Ходинев
АНАЛИЗ И СРАВНЕНИЕ РОССИЙСКОГО И ЗАРУБЕЖНОГО СТАНДАРТОВ, УСТАНАВЛИВАЮЩИХ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКУЮ УСТАЛОСТЬ

Проанализированы стандарты ГОСТ 25.505–85 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытаний на малоцикловую усталость при термомеханическом нагружении» и ASTME2368-10 «Стандарт по проведению испытаний на термомеханическую усталость при контролируемой деформации» для получения представления о специфике проведения испытаний на термомеханическую усталость и выявления различий между этими стандартами.

Отсутствуют существенные различия между формами цилиндрических образцов и размерами рабочих частей. В российском стандарте указываются необходимые требования по точности изготовления рабочей части образца. Стандарт ASTME2368-10 содержит более жесткие требования к погрешности нагружения и более подробное описание процедуры испытания, чем ГОСТ 25.505–85. Американский стандарт содержит рекомендации и ссылается на практические руководства по калибровке измерительных систем.

Действующий стандарт ГОСТ 25.505–85 нуждается в существенной доработке в соответствии с современными требованиями.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 2.2. «Квалификация и исследования материалов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 



12.
dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2017-0-4-12-12
УДК 678.8
Д. В. Севастьянов, М. С. Дориомедов, М. И. Дасковский, С. Ю. Скрипачев
САМОАРМИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ – КЛАССИФИКАЦИЯ, ПОЛУЧЕНИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ (обзор)

Рассмотрены самоармированные полимерные композиты – полимер-полимерные композиты, в которых как матрица, так и армирующий наполнитель образованы на основе одного и того же термопластичного полимера. Проведен обзор методов получения указанных композитов. Выполнен анализ механических свойств самоармированных полимерных композитов в сравнении с традиционными полимерными композиционными материалами (ПКМ), армированными стекловолокном. Обсуждены перспективы применения самоармированных ПКМ в различных отраслях.