Архив журнала

Авиационные материалы и технологии №S, 2012

УДК: 620.22

Е.Н. Каблов

Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года

Для технологического прорыва целесообразно включение направления «Материалы и глубокая переработка сырья» в приоритеты модернизации экономики РФ. Новый уровень развития авиации в будущем могут обеспечить только принципиально новые материалы и технологии, так как традиционные уже исчерпали себя. Поэтому важнейшей задачей является разработка стратегических направлений развития материалов для различных отраслей промышленности и технологий их переработки на долгосрочный период времени.

Ключевые слова: приоритеты модернизации экономики, критические технологии развития науки, стратегия развития авиации, приоритетные стратегические направления, скачок в материаловедении, новые материалы

УДК: 629.7:620.22

О.Г. Оспенникова

Стратегия развития жаропрочных сплавов и сталей специального назначения, защитных и теплозащитных покрытий

Приведен анализ научно-технического развития в области разработки и применения жаропрочных сплавов и сталей со специальными свойствами, показаны сложившиеся мировые тенденции, а также сырьевые и ресурсные возможности. Представлены основные новейшие технологии в области материаловедения жаропрочных сплавов и сталей специального назначения, которые должны стать основой для формирования мощного научно-технологического комплекса, создания центров глобальной компетенции, включая высокотехнологичные производства, обеспечивающие достижение и поддержание лидерства России в научных исследованиях и технологиях по приоритетным направлениям. Представлены основные направления реализации мероприятий по созданию нового поколения жаропрочных литейных и деформируемых сплавов и сталей, защитных покрытий для деталей ГТД в рамках «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки до 2030 года» для развития российского двигателестроения, что позволит обеспечить создание принципиально новых образцов двигателей и в полной мере будет способствовать переходу специальной металлургии Российской Федерации к новому этапу индустриализации и технологическому укладу

Ключевые слова: жаропрочные сплавы, защитные и теплозащитные покрытия, направленная кристаллизация, изотермическая деформация, ультрадисперсные порошки, газотурбинные двигатели

УДК: 669.24:669.018.44

Е.Н. Каблов, Н.В. Петрушин, И.Л. Светлов, И.М. Демонис

Никелевые литейные жаропрочные сплавы нового поколения

Представлены экспериментальные результаты исследований закономерностей температурной и ориентационной зависимости модуля упругости, характеристик кратковременной прочности, длительной прочности и малоцикловой усталости монокристаллов из никелевого жаропрочного сплава ВЖМ4 с ориентациями <001>, <011> и <111>, а также эволюция микроструктуры и ее влияние на механические свойства монокристаллов рений-рутенийсодержащих жаропрочных сплавов. Рассматриваются основные результаты компьютерного конструирования экспериментальных исследований монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов нового поколения ВЖМ6 и ВЖМ7.

Ключевые слова: никелевые жаропрочные сплавы, монокристаллы, анизотропия механических свойств, компьютерное конструирование

УДК: 669.018.44:669.245:621.438

Б.С. Ломберг, С.В. Овсепян, М.М. Бакрадзе, И.С. Мазалов

Высокотемпературные жаропрочные никелевые сплавы для деталей газотурбинных двигателей

Показаны основные направления развития жаропрочных деформируемых сплавов для дисков турбины и компрессора высокого давления, свариваемых корпусов, камеры сгорания и технологий производства из них полуфабрикатов. Представлены технологии, восстанавливающие свойства и продлевающие ресурс ответственных деталей двигателя после наработки

Ключевые слова: жаропрочный сплав, свойства, деформация, термическая обработка

УДК: 669.018.44

О.А. Базылева, Э.Г. Аргинбаева, Е.Ю. Туренко

Жаропрочные литейные интерметаллидные сплавы

Интерметаллидные материалы на основе соединений Ni3Al представляют интерес для применения в деталях камеры сгорания с рабочей температурой до 1300°C, а также турбины − в качестве сопловых охлаждаемых лопаток, створок регулируемого сопла, проставок с рабочей температурой до 1200°С.

Ключевые слова: интерметаллид, жаропрочность, монокристалл, кристаллографическая ориентация, высокотемпературные детали газотурбинных двигателей

УДК: 629.7.023:621.438

Е.Н. Каблов, С.А. Мубояджян

Жаростойкие и теплозащитные покрытия для лопаток турбины высокого давления перспективных ГТД

Рассмотрены защитные и теплозащитные покрытия для внутренней и внешней трактовой поверхности монокристаллических лопаток турбин высокого давления перспективных ГТД из жаропрочных сплавов, содержащих рений и рений и рутений. Приведены системы таких покрытий и показано, что для защиты лопаток турбин со сложной системой конвекционно-пленочного или проникающего охлаждения требуется последовательное использование различных химических и физических методов осаждения покрытий. Показана перспективность среднечастотного магнетронного плазмохимического процесса нанесения керамических слоев теплозащитных покрытий с низким коэффициентом теплопроводности.

Ключевые слова: теплозащитное покрытие (ТЗП), жаростойкий соединительный слой (ЖСС), безуглеродистый жаропрочный никелевый сплав (БЖС); термодиффузионное насыщение поверхности, газовое циркуляционное покрытие, электронно-лучевое напыление, ионно-плазменное покрытие, магнетронное напыление

УДК: 629.7.023

С.А. Мубояджян, Д.А. Александров, Д.С. Горлов, Л.П. Егорова, Е.Е. Булавинцева

Защитные и упрочняющие ионно-плазменные покрытия для лопаток и других ответственных деталей компрессора ГТД

Изложены результаты работ, проводимых во ФГУП «ВИАМ» за последнее время, по разработке нанослойных и наноструктурных эрозионно-коррозионностойких, жаростойких, демпфирующих, фреттингостойких покрытий для лопаток компрессора и вентилятора ГТД из титановых сплавов и сталей, наносимых с использованием ионно-плазменных методов ассистированного и плазмохимического осаждения и шликерного метода.

Ключевые слова: нанослойные покрытия, ассистированное осаждение, ионно-плазменные покрытия, эрозионно-коррозионностойкие покрытия, шликерные покрытия, демпфирующие и антифреттинговые покрытия

УДК: 669.14+669.15-194.55

Е.С. Маркова, Н.Г. Покровская, А.Б. Шалькевич, В.И. Громов

Мартенситостареющие стали - новые перспективные материалы для валов ГТД

Представлены основные особенности химического состава и структуры высокопрочных мартенситостареющих сталей, их термической обработки. Показана необходимость обеспечения высокой чистоты металла. Исследованы механические свойства. Применение сталей обеспечивает существенное повышение весовой эффективности деталей.

Ключевые слова: мартенситостареющие стали, методы выплавки, термическая обработка, механические свойства

УДК: 669.15

О.А. Тонышева, Н.М. Вознесенская, Э.А. Елисеев, А.Б. Шалькевич

Новая высокопрочная экономнолегированная азотсодержащая сталь повышенной надежности

Разработана высокопрочная коррозионностойкая сталь ВНС-72 переходного (аустенито-мартенситного) класса без дефицитных легирующих элементов (Со, Мо), обладающая наряду с высокой прочностью σв=1750 МПа высокими пластичностью, вязкостью разрушения и характеристиками надежности.

Ключевые слова: высокопрочная коррозионностойкая азотсодержащая свариваемая сталь

УДК: 669.018.29

М.Р. Орлов, О.Г. Оспенникова, В.И. Громов

Развитие механизмов водородной и бейнитной хрупкости конструкционной стали в процессе эксплуатации крупногабаритных конструкций

Выполнено всестороннее исследование механизмов разрушения оси крепления вантовой поддержки кровли спорткомплекса «Крылатское» из мартенситной конструкционной стали. Методами электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа установлено, что эксплуатационная трещина развивалась в течение длительного времени эксплуатации от очаговой зоны - технологического дефекта в виде скопления сульфидов марганца в осевой зоне с периодическим чередованием механизмов водородной и бейнитной хрупкости, реализующихся в виде хрупкого межзеренного разрушения и внутризеренного квазискола по пластинам бейнита.

Ключевые слова: сложные технические системы, аустенит, мартенсит, верхний и нижний бейнит, транскристаллитный квазискол, зернограничное разрушение, вязкое ямочное разрушение

УДК: 621.792.8:621.438

В.П. Мигунов, Д.П. Фарафонов, М.Л. Деговец, Т.И. Ступина

Уплотнительные материалы для проточного тракта ГТД

Повышение КПД газотурбинного двигателя во многом зависит от величины радиального зазора в проточной части турбины − между торцами лопаток и корпусом. Создание материалов для эффективного уплотнения радиальных зазоров проточного тракта ГТД является сложной материаловедческой задачей, решению которой посвящено большое число исследовательских работ в мире. Во ФГУП «ВИАМ» проводятся работы по созданию принципиально новых материалов контактной пары трения: композиционного абразивно-износостойкого материала для торцев лопаток и уплотнительного материала на основе металлических волокон с высокой истираемостью для статора.

Ключевые слова: газотурбинные двигатели, истираемые уплотнительные материалы, износ, торцы лопаток

УДК: 669.018.44

Е.Н. Каблов, В.В. Сидоров, Д.Е. Каблов, В.Е. Ригин, А.В. Горюнов

Современные технологии получения прутковых заготовок из литейных жаропрочных сплавов нового поколения

Рассмотрены основные положения технологии выплавки и разливки литейных жаропрочных суперсплавов нового поколения (безуглеродистых, рений- и рений-рутенийсодержащих, интерметаллидных) в вакуумных индукционных печах. Технология обеспечивает получение высокой чистоты металла по содержанию вредных примесей и стабильного химического состава сплавов.

Ключевые слова: прутковая заготовка, жаропрочный сплав, микролегирование, фильтрация, рафинирование, отходы, свойства

УДК: 621.74:621.438

Е.Н. Каблов, В.Н. Толорайя

ВИАМ − основоположник отечественной технологии литья монокристаллических турбинных лопаток ГТД и ГТУ

Показаны основные этапы создания и развития отечественной технологии литья монокристаллических турбинных лопаток, в частности затравочной технологии, превосходящей по своим параметрам мировой уровень разработок по данному научному направлению.

Ключевые слова: монокристалл, турбинная лопатка, газотурбинный двигатель (ГТД)

УДК: 621.438

Е.Н. Каблов, М.Р. Орлов, О.Г. Оспенникова

Механизмы образования пористости в монокристаллических лопатках турбины и кинетика их устранения при горячем изостатическом прессовании

Рассмотрены основные виды и механизмы образования пор в монокристаллических жаропрочных никелевых сплавах: поры литейного происхождения - усадочная и газовая пористость и поры диффузионного происхождения, образующиеся в процессе технологических нагревов отливок турбинных лопаток. Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния металла в зоне расположения поры в процессе горячего изостатического прессования с использованием решения задачи Ламе для толстостенной полой сферы в условиях гидростатического сжатия, представлены оценочные расчеты кинетики устранения пор по механизму высокотемпературной ползучести сплава и диффузии вакансий под воздействием сил поверхностного натяжения поры.

Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы, усадочные, газовые и диффузионные поры, напряженно-деформированное состояние, горячее изостатическое прессование

УДК: 669.018.29:621.73.043

Е.Н. Каблов, О.Г. Оспенникова, Б.С. Ломберг

Комплексная инновационная технология изотермической штамповки на воздухе в режиме сверхпластичности дисков из супержаропрочных сплавов

Разработан комплекс принципиально новых технологий, реализованных на созданном специализированном уникальном оборудовании для выплавки и обработки давлением, не имеющих аналогов в отечественной и зарубежной промышленности.
Разработана концепция управления микрострукторой для достижения нужных свойств новых материалов. Для получения штамповок дисков с регламентированной мелкозернистой структурой определены температурно-скоростные параметры изотермической деформации и последующей упрочняющей термической обработки.

Ключевые слова: жаропрочные дисковые сплавы, изотермическая штамповка, микроструктура

УДК: 621.77

О.Г. Оспенникова, М.В. Бубнов, Д.В. Капитаненко

Компьютерное моделирование процессов обработки металлов давлением

Представлены современные принципы и подходы при проектировании процессов обработки металлов давлением. Компьютерное моделирование позволит представить весь технологический процесс получения штамповок дисков, включая подготовительные и промежуточные операции − нагрев, охлаждение, обрезку облоя, пробивку отверстий, − и собственно деформацию в несколько переходов, а также позволит оценить производительность процесса и стойкость инструмента, что обеспечивает обоснованную оценку себестоимости производства.

Ключевые слова: моделирование, штамповка, компьютерная программа, инструмент

УДК: 669.056:621.438

В.И. Громов, Н.А. Курпякова, О.В. Седов, Е.Н. Коробова

Вакуумная и ионно-плазменная химико-термическая обработка ответственных деталей газотурбинных двигателей

Рассмотрены основные принципы построения процессов вакуумной и ионно-плазменной химико-термической обработки. Определен состав оборудования для их реализации. Показаны преимущества вакуумной и ионно-плазменной химико-термической обработки перед традиционными газовыми процессами химико-термической обработки. Показана связь между структурой и свойствами диффузионных слоев с режимами вакуумной и ионно-плазменной химико-термической обработки.

Ключевые слова: ионно-плазменное азотирование, вакуумная цементация, диффузионный слой, карбидная фаза, аустенит, мартенсит, термическая обработка

УДК: 669.017

В.В. Антипов

Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов

Доля металлических материалов в планере самолета остается на уровне 60%, поэтому остро стоит вопрос создания новых легких и высокопрочных сплавов. Рассмотрены основные тенденции развития и планируемые работы в рамках научного направления «Титановые, магниевые, бериллиевые и алюминиевые сплавы», определенные на базе разработанных в ВИАМ «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года».

Ключевые слова: материалы пониженной плотности, перспективные направления, сверхвысокопрочные сплавы, высокотехнологичные сплавы, СИАЛы

УДК: 669.715

В.В. Антипов, О.Г. Сенаторова, Е.А. Ткаченко, Р.О. Вахромов

Алюминиевые деформируемые сплавы

Алюминиевые деформируемые сплавы остаются базовыми конструкционными материалами планера современной и перспективной авиационной техники благодаря удачному комплексу необходимых эксплуатационных характеристик (прочности при растяжении и сжатии, усталости, трещиностойкости, коррозионной стойкости), легкости, хорошей технологичности и освоенности в металлургическом и авиационном производствах. В статье представлены материалы по истории развития, основным свойствам, технологии, применению и тенденциям развития базовых и перспективных деформируемых алюминиевых сплавов.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы, прочность, ресурс, термообработка, легирование

УДК: 669.715:669.884

В.В. Антипов, Н.И. Колобнев, Л.Б. Хохлатова

Развитие алюминийлитиевых сплавов и многоступенчатых режимов термической обработки

Приведены свойства, структура и фазовый состав различных полуфабрикатов из алюминийлитиевых сплавов третьего поколения 1424 (Al−Mg−Li−Zn), 1461 (Al−Cu−Li−Zn), 1469 (Al−Cu−Li) и 1441 (Al−Cu−Mg−Li). Показана эффективность применения многоступенчатых режимов термической обработки алюминийлитиевых сплавов.

Ключевые слова: свойства, структура, алюминийлитиевые сплавы

УДК: 669.017.165:669.295

Н.А. Ночовная, В.И. Иванов, Е.Б. Алексеев, А.С. Кочетков

Пути оптимизации эксплуатационных свойств сплавов на основе интерметаллидов титана

Рассмотрены возможности повышения эксплуатационных свойств интерметаллидов на основе титана. Показано, что основными путями улучшения эксплуатационных свойств, в частности характеристик пластичности, является разработка новых инновационных технологий деформационной и термической обработки, что обеспечивает получение регламентированной структуры и фазового состава. Это приводит к повышению механических характеристик и стабильности эксплуатационных свойств.

Ключевые слова: интерметаллиды на основе титана, деформационная обработка, термическая обработка

УДК: 669.295:669.85

А.И. Хорев, Н.А. Ночовная, А.Л. Яковлев

Микролегирование редкоземельными металлами титановых сплавов

Проведены основные научные и практические исследования по микролегированию редкоземельными металлами (РЗМ) титановых сплавов, предназначенных для авиационной и ракетно-космической техники. Установлено положительное влияние РЗМ на формирование однородных макро-, микро-, наноразмерных структур и высоких механических свойств на всех стадиях технологического процесса − от выплавки слитка до создания конструкций.

Ключевые слова: титановые сплавы ВТ23, ВТ15, ВТ38, микролегирование, редкоземельные металлы: Gd −гадолиний, Dy −диспрозий

УДК: 669.721.5:669.715

И.С. Корнышева, Е.Ф. Волкова, Е.С. Гончаренко, И.Ю. Мухина

Перспективы применения магниевых и литейных алюминиевых сплавов

Приведен анализ уровня свойств применяемых в настоящее время отечественных магниевых (деформируемых и литейных) и алюминиевых (литейным) сплавов. Показаны тенденции развития этих конструкционных материалов, рассмотрены возможные пути повышения их эксплуатационных характеристик, обсуждены особенности структуры и фазового состава. Показано, что разработаны новые составы противопригарных материалов с пониженной гигроскопичностью. Рассмотрены методы защиты магниевого расплава от окисления и загорания.

Ключевые слова: магниевые сплавы, деформированные полуфабрикаты, процесс гидроэкструзии, сверхпластическая деформация, микроструктура, фазовый состав, фасонные отливки, противопригарная присадка, герметичность отливок, литейные алюминиевые сплавы

УДК: 669.725

В.С. Каськов

Бериллий и материалы на его основе

Приведен краткий обзор по применению бериллия и его сплавов в изделиях авиационной, космической и медицинской техники. Показаны перспективные направления по развитию прогрессивных технологий в области создания новых бериллийсодержащих сталей и сплавов.

Ключевые слова: бериллий, технология, фольга

УДК: 669.018.95

В.В. Антипов, О.Г. Сенаторова, Н.Ф. Лукина, В.В. Сидельников, В.В. Шестов

Слоистые металлополимерные композиционные материалы

СИАЛ (стеклопластик и алюминий) - перспективный конструкционный слоистый гибридный материал, состоящий из тонких листов алюминиевых конструкционных сплавов и прослоек пластика на основе клеевых препрегов, армированных высокопрочными стеклонаполнителями. Представлены основные особенности структуры и свойств, в том числе данные по характеристикам усталости клепаных соединений и элементов, а также результаты огневых испытаний перспективного конструкционного слоистого материала СИАЛ. Даны ведущие разработчики, исследователи, испытатели и технология материала СИАЛ.

Ключевые слова: материал, плотность, усталость, трещиностойкость, пожаростойкость

УДК: 678.8

Д.В. Гращенков, Л.В. Чурсова

Стратегия развития композиционных и функциональных материалов

Тенденции развития современного материаловедения показывают, что наиболее интенсивно в настоящее время в мире ведутся разработки и исследования в области композиционных материалов, армирующих компонентов, связующих для них и технологий их переработки.
В России сегменты рынка наукоемких конструкционных композиционных и специальных функциональных материалов и изделий из них недостаточно освоены, поэтому существует необходимость разработки новых материалов и технологий. Реализация поставленных задач невозможна без соответствующих инфраструктурных решений, что потребует создания специализированных центров компетенции − национальных лабораторий по полимерным композиционным материалам, металлическим и керамическим конструкционным композиционным материалам, функциональным материалам. Рост применения композиционных материалов в различных изделиях и увеличение объемов их производства потребуют значительного повышения автоматизации технологических процессов.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, технологии, функциональные материалы, стратегия развития, авиация

УДК: 678.8

И.Н. Гуляев, Г.М. Гуняев, А.Е. Раскутин

Полимерные композиционные материалы с функциями адаптации и диагностики состояния

Полимерные композиционные материалы (стекло-, органо- и углепластики) прочно завоевали место среди конструкционных материалов и нашли широкое применение в авиационной промышленности и космической технике.
Одним из перспективных направлений повышения безопасности авиационной техники является развитие современных «интеллектуальных» ПКМ, обладающих комплексом функций, помогающих реагировать на окружающие условия и внешние воздействия. Эти материалы способны осуществлять самодиагностику при эксплуатации и направленно улучшать свои параметры в сложной или экстремальной ситуациях с целью сохранения работоспособности конструкции и сведения к минимуму отрицательных последствий внешнего воздействия.
Представлены проводимые научные исследования по разработке и возможности применения в элементах конструкций летательных аппаратов интеллектуальных материалов, обладающих свойствами адаптации и встроенным контролем за повреждениями, возникающими в структуре материала в процессе эксплуатации.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, углепластик, интеллектуальный материал, адаптация, актюаторы, сенсорный элемент, встроенный контроль

УДК: 678.8

И.Ф. Давыдова, Н.С. Кавун

Стеклопластики - многофункциональные композиционные материалы

До настоящего времени стеклопластики остаются материалами, занимающими ведущее место по объему применения в авиастроении и других отраслях промышленности среди полимерных композиционных материалов, а в конструкциях радиотехнического назначения они просто незаменимы.
Приведены исследования свойств стеклопластиков на основе полиимидных, эпоксидных, фенольных и неорганических связующих и различных структур стеклянных наполнителей. Стеклопластики на основе эпоксидных связующих применяются для изготовления высоконагруженных конструкций. Для работы при повышенных температурах разработаны стеклотекстолиты на основе полиимидных, кремнийорганических и неорганических связующих. Приводятся примеры использования стеклопластиков в изделиях авиационной и ракетной техники.

Ключевые слова: стеклопластики, эпоксидные, полимидные, кремнийорганические связующие, механические характеристики, горючесть, диэлектрические свойства

УДК: 678.8

Р.Р. Мухаметов, К.Р. Ахмадиева, М.А. Ким, А.Н. Бабин

Расплавные связующие для перспективных методов изготовления ПКМ нового поколения

Описаны новые связующие различных классов для перспективных методов изготовления ПКМ. Приведены технологические и эксплуатационные свойства связующих, перерабатываемых по расплавным технологиям.

Ключевые слова: эпоксидные связующие, RTM, RFI, конструкционные пластики

УДК: 678.8

О.Б. Застрогина, Н.И. Швец, В.И. Постнов, Е.А. Серкова

Фенолформальдегидные связующие для нового поколения материалов интерьера

Представлены свойства новых фенолформальдегидных связующих для материалов интерьера. Связующее РС-Н обладает комплексом физико-химических и технологических свойств на уровне зарубежных аналогов (типа Cycom 799НЕ и HexPly М 41) и обеспечивает получение комплекса пожаробезопасных материалов с тепловыделением 20-35 кВт/м² для интерьера пассажирских самолетов. Быстроотверждаемое связующее ВСФ-16М позволяет получать изделия из трехслойных сотовых панелей по технологии «crush core».

Ключевые слова: высокореакционноспособный фенолформальдегидный олигомер, пожаробезопасные материалы интерьера, «crush core» технология

УДК: 678.8

Г.Ф. Железина

Особенности разрушения органопластиков при ударных воздействиях

Исследована стойкость к ударным воздействиям органопластиков различного состава. Показано, что органопластик ВКО-19 на основе эпоксисульфонового связующего имеет преимущества при низкоскоростном ударном воздействии. При баллистических воздействиях наиболее эффективны арамидные слоисто-тканые композиты (ВКО-2ТБ, ВКО-20) с «частично немонолитной» структурой: полимерная матрица в них должна располагаться преимущественно между слоями армирующей ткани, не заполняя межволоконное пространство.

Ключевые слова: арамидный органопластик, ударная стойкость, баллистическая стойкость

УДК: 678.8

Г.М. Гуняев, Л.В. Чурсова, О.А. Комарова, А.Г. Гуняева

Конструкционные углепластики, модифицированные наночастицами

Проведено исследование зависимости свойств конструкционных углепластиков от содержания в составе эпоксидной матрицы наночастиц астралена HTS и их влияния на процесс ее отверждения. Определено минимальное содержание астраленов, обеспечивающее достижение оптимальных механических свойств и теплостойкости композита.
Разработан состав и технология изготовления первого отечественного угленанокомпозита, модифицированного путем введения в состав матрицы ЭНФБ-2М углеродных наночастиц фуллероидного строения - астралена NTS. Проведено всестороннее исследование его свойств и сравнение их со свойствами углепластика-аналога, не содержащего в своем составе наночастиц. Установлено, что разработанный материал ВКУ-18 превосходит по свойствам материал-аналог по комплексу механических, эксплуатационных свойств и их стабильности. При этом выносливость и длительная прочность возрастают на 15−20%, температура эксплуатации − на 20°С, прочность при сжатии и межслоевом сдвиге − с 10 до 45% и с 10 до 35% при увеличении температурного интервала испытаний от 20 до 170°С. Материал обладает повышенной тепло- и электропроводностью, что придает ему молниестойкость. На материал ВКУ-18 оформлена технологическая документация.
Эффект повышения физико-механических и эксплуатационных свойств углепластика при введении в состав матрицы астраленов подтвержден на примере углепластиков с различными матрицами и армирующими наполнителями.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, угленанокомпозиты, наночастицы, астралены, углепластики, углеродные ткани, модифицирование

УДК: 678.8

А.Е. Раскутин, В.А. Гончаров

Компьютерное моделирование технологического процесса изготовления ПКМ методом вакуумной инфузии

Отражены основные подходы при реализации компьютерного моделирования процессов изготовления полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии. Рассмотрены основные процессы, протекающие при формовании ПКМ, которые необходимо учитывать при моделировании. Описаны возможности использования компьютерного моделирования для определения параметров формования еще на стадии проектирования с целью оптимизации технологического процесса вакуумной инфузии, что снижает риски, связанные с разработкой нового изделия. Приведен алгоритм реализации математической модели для получения результата компьютерного моделирования, максимально приближенного к реальным условиям, на примере метода конечных элементов.

Ключевые слова: моделирование, вакуумная инфузия, полимерные композиционные материалы, метод конечных элементов, проницаемость

УДК: 678.8

А.В. Хрульков, М.И. Душин, Ю.О. Попов, Д.И. Коган

Исследования и разработка автоклавных и безавтоклавных технологий формования ПКМ

Исследованы и описаны процессы изготовления ПКМ автоклавным и безавтоклавным методом на основе ряда эпоксидных связующих и углеродных наполнителей как российского, так и импортного производства. Представлены результаты исследований физико-механических свойств полученных материалов.

Ключевые слова: композиционные материалы, автоклавное формование, безавтоклавное формование, препрег, вакуумная инфузия

УДК: 678.8

Г.Н. Петрова, Д.Н. Перфилова, В.И. Грязнов, Э.Я. Бейдер

Термопластичные эластомеры для замены резин

Приведены свойства и области применения термоэластопластов, разработанных во ФГУП «ВИАМ». Показаны их преимущества перед резинами, в том числе экологически чистый способ получения - динамическая вулканизация. Все разработанные материалы полностью отвечают требованиям АП-25 по горючести.

Ключевые слова: термоэластопласты, резины, динамическая вулканизация, горючесть, пожаробезопасность, атмосферостойкость, химическая стойкость, уплотнения

УДК: 678.8

О.А. Елисеев, Л.Л. Краснов, Е.И. Зайцева, А.В. Савенкова

Разработка и модифицирование эластомерных материалов для применения во всеклиматических условиях

Разработана защита от микологического поражения герметизирующих материалов, применяемых в авиационной технике: грибостойкий фторсилоксановый герметик − для внутришовной герметизации, грибостойкий ленточный герметик на полисульфидной основе, обеспечивающий герметизацию сопрягаемых поверхностей с нерегламентируемым зазором.

Ключевые слова: грибостойкость, теплостойкие герметики и компаунды, топливостойкие полисульфидные герметики, вулканизация без нагрева, ленточный герметик, низкомолекулярные силоксановые каучуки, жидкие тиоколы

УДК: 667.6

Л.В. Семенова, Н.Е. Малова, В.А. Кузнецова, А.А. Пожога

Лакокрасочные материалы и покрытия

Изложены сведения о лакокрасочных покрытиях (ЛКП), применяемых для окраски авиационной техники. Представлены свойства и технологии нанесения новых атмосферостойких, влагозащитных, экологически безопасных ЛКМ, применяемых в качестве антикоррозионных защитно-декоративных и функциональных покрытий для окраски металлических и полимерных композиционных материалов, используемых в конструкциях летательных аппаратов, двигателей и приборов.

Ключевые слова: лакокрасочные материалы, грунтовки, эмали, покрытия, атмосферостойкость

УДК: 621.792.053

Н.Ф. Лукина, Л.А. Дементьева, А.П. Петрова, А.А. Сереженков

Конструкционные и термостойкие клеи

Представлены марки клеев (высокопрочных пленочных и жидких горячего отверждения, пастообразных холодного отверждения и термостойких), разработанных за годы деятельности лаборатории клеев ФГУП «ВИАМ». Содержатся сведения об основных свойствах клеев, приведена информация о назначении и области применения этих материалов.

Ключевые слова: пленочный клей, термостойкий клей, прочностные свойства, клеевое соединение, диапазон рабочих температур

УДК: 629.7.023

В.В. Семенычев, Р.К. Салахова, Е.В. Тюриков, В.А. Ильин

Защитные и функциональные гальванические покрытия, получаемые с применением наноразмерных частиц

Предложен механизм формирования защитных и функциональных покрытий, осажденных в электролитах, содержащих наноразмерные частицы. Исследованы свойства разработанных покрытий на основе цинка, никеля, «трехвалентного» хрома и показаны их преимущества перед стандартными аналогами.

Ключевые слова: наночастицы, «трехвалентные» хромовые покрытия, гальванические сплавы на основе никеля, гальванические сплавы на основе цинка

УДК: 629.7.023

В.А. Богатов, С.В. Кондрашов, Ю.А. Хохлов

Многофункциональные оптические покрытия и материалы

Приведены результаты исследований по разработке многофункциональных оптических покрытий и материалов для изделий авиационной техники. Рассмотрены вопросы математического моделирования, низкотемпературной технологии нанесения оптических покрытий на полимерные материалы и получения слоистых материалов остекления и полимерных пленок.

Ключевые слова: низкоэмиссионное покрытие, теплозащитное покрытие, адаптивное покрытие, органическое стекло, магнетронное распыление

УДК: 678.8

А.А. Беляев, С.В. Кондрашов, В.В. Лепешкин, А.М. Романов

Радиопоглощающие материалы

Представлены характеристики радиопоглощающих материалов (РПМ), предназначенных для обеспечения электромагнитной совместимости радиотехнического оборудования: радиопоглощающих покрытий, конструкционных РПМ, экранирующих РПМ. Проведен анализ перспектив применения наноструктурированных РПМ.

Ключевые слова: радиопоглощающий материал, конструкционный радиопоглощающий материал, электромагнитная совместимость

УДК: 678.8

В.А. Богатов, С.В. Кондрашов, И.А. Мансурова, В.Т. Минаков

Исследование механизма влияния углеродных нанотрубок на физико-механические свойства нанокомпозитов

На основе анализа литературных данных и проведенных экспериментов показано, что свойства нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок и эпоксидных олигомеров определяются как армирующим эффектом нанонаполнителя, так и изменением кинетики отверждения и структуры эпоксидных композиций. В условиях недостаточных для полного отверждения системы (недостаток отвердителя, недостаточно высокие температуры отверждения) в эпоксидных композициях, модифицированных углеродными нанотрубками, достигается более высокая степень конверсии. В условиях полного отверждения сетка поперечных химических сшивок в эпоксинанокомпозитах становится более склонной к релаксации.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, эпоксидные олигомеры, сетка поперечных химических сшивок

УДК: 620.197

Ст.С. Солнцев, В.А. Розененкова, Н.А. Миронова

Высокотемпературные стеклокерамические покрытия и композиционные материалы

Изложены результаты создания высокотемпературных стеклокерамических покрытий для волокнистых металлических уплотнительных материалов, сплавов бериллия и композиционных материалов С/SiC. Исследованы их технологические и физико-химические свойства.

Ключевые слова: керамообразующий полимер, поликарбосилан, композиционный материал, комплексное покрытие

УДК: 666.266.6

Д.В. Гращенков, С.Ст. Солнцев, Н.Е. Щеголева, А.С. Наумова, Б.Н. Гапонов

Стеклокерамический композиционный материал

Рассмотрены преимущества композиционных материалов и показана перспективность стеклокерамики для ее применения в качестве матриц композитов. Представлены результаты по получению высокотемпературного стеклокерамического композиционного материала − от проведения комплексных исследований по вопросу формирования структуры до отработки технологии получения и изучения его свойств. Применены такие методы исследований, как инфракрасная спектроскопия, дериватографический и рентгенофазовый анализы.

Ключевые слова: стеклокерамика, композиционный материал, золь-гель технология, кристаллизация

УДК: 669.018.95

Е.Н. Каблов, Б.В. Щетанов, Д.В. Гращенков, А.А. Шавнев, А.Н. Няфкин

Металломатричные композиционные материалы на основе Al‒SiC

Исследованы основные теплофизические и механические свойства металломатричного композиционного материала (МКМ) системы Al−SiC. Проведены натурные испытания материала в составе силовых транзисторных модулей. Обоснован выбор МКМ системы Al−SiC для применения в теплоотводящих изделиях силовой электроники и преобразовательной техники.

Ключевые слова: композиционный материал, изделия для силовой электроники, силовые транзисторные модули

УДК: 66.045.3

Ю.А. Ивахненко, В.Г. Бабашов, А.М. Зимичев, Е.В. Тинякова

Высокотемпературные теплоизоляционные и теплозащитные материалы на основе волокон тугоплавких соединений

Приведены данные по разработке поликристаллических дискретных и непрерывных волокон оксида алюминия, теплозащитных материалов на их основе.

Ключевые слова: теплозащитные материалы, дискретное волокно, непрерывное волокно, оксид алюминия

УДК: 620.179

М.Р. Орлов

Стратегические направления развития Испытательного центра ФГУП «ВИАМ»

Представлены технические возможности, научный потенциал и перспективы развития Испытательного центра ФГУП «ВИАМ» для выполнения научно-исследовательских работ в рамках направления «Фундаментально-ориентированные исследования, квалификация материалов, неразрушающий контроль» «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ». Приведена область аккредитации Испытательного центра и представлены номера аттестатов аккредитации.

Ключевые слова: химико-аналитические исследования, металлофизические исследования, теплофизические исследования, механические испытания, неразрушающие методы контроля, пожаробезопасность, микология, климатические испытания

УДК: 669.055

А.Ф. Летов, Ф.Н. Карачевцев, Н.В. Гундобин, В.И. Титов

Разработка стандартных образцов состава сплавов авиационного назначения

Рассмотрены вопросы разработки во ФГУП «ВИАМ» стандартных образцов (СО) состава для спектрального анализа. Показано, что в авиационной отрасли для обеспечения единства измерений необходима разработка новых типов СО. Представлены: система разработки СО состава сплавов во ФГУП «ВИАМ», особенности расчета шихтовых составов, выплавка СО и порядок аттестации химического состава СО с применением вторичного эталона. Показаны преимущества разработанной во ФГУП «ВИАМ» совместно с ФГУП «ВНИИОФИ» схемы разработки и выпуска из производства СО утвержденных типов.

Ключевые слова: стандартные образцы состава, спектральный анализ, разработка стандартных образцов, сплавы авиационного назначения

УДК: 621.438+62-226.2

М.Р. Орлов, М.С. Якимова, А.Ф. Летов

Анализ работоспособности монокристаллических лопаток турбины высокого давления в составе наземных газотурбинных установок

Особенностью эксплуатации наземных газотурбинных установок является использование в качестве топлива природного газа, содержащего сероводород и влагу. В результате диссоциации сероводорода и паров воды, а также каталитической конверсии метана на поверхности никелевого сплава выделяется атомарный водород, приводящий к реализации механизма водородной хрупкости жаропрочных никелевых сплавов.
Механические испытания монокристаллических образцов жаропрочного никелевого сплава ЖС26-ВИ в водородсодержащем электролите в сочетании с электронно-микроскопическими исследованиями позволили установить фрактографические особенности проявления механизма водородной хрупкости жаропрочного сплава и оценить уровень снижения его статической прочности.

Ключевые слова: монокристаллический жаропрочный никелевый сплав ЖС26-ВИ, упрочняющая γꞌ-фаза, ползучесть, водородная хрупкость, каталитическая конверсия углеводородов

УДК: 620.1

Л.В. Проходцева, Е.В. Филонова, С.А. Наприенко, Н.С. Моисеева

Исследование закономерностей развития процессов разрушения при циклическом нагружении сплава ВТ41

Исследовано влияние типа микроструктуры, формы цикла усталостного нагружения и температуры испытания на скорость роста трещины усталости (СРТУ) и микростроение изломов образцов из штамповок сплава ВТ41. С помощью EBSD-анализа поверхности излома показано увеличение интенсивности отражения от плоскости (0001) с увеличением размаха коэффициентов интенсивности напряжения, что подтверждено методом рентгеноструктурного анализа. Показано изменение спектра разориентации большеугловых и среднеугловых границ с ростом трещины.

Ключевые слова: сплав ВТ41, микроструктура, кристаллографическая текстура, фрактография, СРТУ, EBSD-анализ

УДК: 678.8

В.Н. Кириллов, О.В. Старцев, В.А. Ефимов

Климатическая стойкость и повреждаемость полимерных композиционных материалов, проблемы и пути решения

Приведены основные направления работ по изучению климатической стойкости полимерных композиционных материалов, проводимых в ВИАМ за последние 5 лет (2008-2012 гг.):
- исследование климатической стойкости ПКМ в различных климатических зонах России;
- привлечение новых методов для изучения изменения структуры материалов после воздействия климатических факторов;
- исследование влияния климатических факторов и механического нагружения на структуру и механические свойства ПКМ;
- совершенствование экспериментальной базы проведения климатических испытаний материалов;
- разработка новой нормативной документации на проведение климатических исследований ПКМ и др.
Описано восемь новых нормативных методических материалов по проведению климатических исследований ПКМ.
Приводится разработанный макет электронной базы полимерных материалов «Климат».
Описываются направления исследований климатической стойкости материалов в климатических центрах ВИАМ: Московском (МЦКИ) и Геленджикском (ГЦКИ).

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы (ПКМ), климатическая стойкость, методы изучения структуры ПКМ, нормативные документы на проведение климатических исследований ПКМ, электронная база полимерных материалов

УДК: 620.179.16

А.В. Степанов, Е.И. Косарина, Н.А. Саввина, В.Е. Усачев

Макро- и микропористость в сплавах на основе алюминия и никеля, обнаружение ее рентгеноскопическими методами неразрушающего контроля

Приведены результаты исследований применения рентгеноскопического контроля отливок сложной формы из сплавов группы «силумин» (система алюминий-кремний). Разработана рентгеноскопическая шкала газовой пористости и определены условия ее применения, которые соответствуют условиям применения традиционной рентгеновской шкалы, выполненной на радиографической пленке.
Показана возможность обнаружения в жаропрочных сплавах микропористости размером 9-14 мкм методами микрорентгенографии и микрорентгеноскопии.
Результаты проведенной работы являются основой для исследования макро- и микродефектов легких сплавов, неметаллических или композиционных материалов как средствами рентгеноскопии, так и микрорентгеноскопии.

Ключевые слова: рентгеновский неразрушающий контроль, рентгеноскопия, микрорентгеноскопия, газовая пористость, литейные сплава группы «силумин», жаропрочные никелевые сплавы, макро- и микродефекты

УДК: 536.46

С.Л. Барботько

Пожаробезопасность авиационных материалов

Рассмотрена история развития требований и методов определения пожаробезопасности авиационных материалов, предполагаемые направления развития. Проанализированы современные требования, предъявляемые к авиационным материалам и элементам конструкций различного функционального назначения. Представлены сравнительные данные по пожаробезопасности материалов различной химической природы.

Ключевые слова: пожаробезопасность, методы испытаний, полимерные композиционные материалы, авиационная техника

УДК: 620.179

В.С. Ерасов, Н.О. Яковлев, Г.А. Нужный

Квалификационные испытания и исследования прочности авиационных материалов

Показана необходимость и преимущества статистического подхода с целью получения результатов механических испытаний материалов для расчета конструкций воздушного судна. Рассмотрены особенности испытаний на усталость, преимущества испытания при жестком циклическом нагружении и его применение для авиационного органического стекла. Описаны преимущества применения обобщенного критерия коррозионной повреждаемости.

Ключевые слова: базис, выборка, толерантный предел, жесткое циклическое нагружение, усталость, высокоэластическая деформация, коррозионная повреждаемость

УДК: 620.179

П.Л. Журавлева, Д.В. Зайцев

Исследование структуры углеродных волокон с применением дифракционных методов

Рассмотрены основные методики рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии и приведены примеры их комплексного применения при изучении структуры углеродных волокон с локальностью до 1нм. Исследованы полиакрилонитрильные волокна (ПАН-волокна) отечественного производства и углеродные волокна (УВ) на основе ПАН взятые из углеродных наполнителей отечественного и зарубежного производства. В работе дифракционными методами изучена структура УВ, определены размеры кристаллитов в углеродных слоях, изучена текстура УВ, определена ширина текстурных максимумов (угол разориентации кристаллитов), изучена морфология структурных составляющих УВ, в том числе пакетов слоев и несплошностей. Примененные методические подходы позволяют изучить структуру УВ, а полученные результаты − установить связь структуры УВ со свойствами.

Ключевые слова: углеродные волокна, дифракция, структура, текстура, кристаллиты, морфология, модуль упругости

УДК: 669.245

И.П. Жегина, Л.В. Котельникова, В.Б. Григоренко, З.Н. Зимина

Особенности разрушения деформируемых никелевых сплавов и сталей

Представлена статистика причин аварийных отказов в эксплуатации стальных деталей, рассмотрен вопрос о склонности к водородной хрупкости сталей с мартенситной структурой и влияние водорода на замедленное разрушение. Представлены результаты исследования по выявлению диагностических признаков предразрушения по состоянию поверхности для жаропрочных никелевых сплавов ЭК151-ИД, ВЖ175 и ВЖ175У-ИД.

Ключевые слова: водородная хрупкость, замедленное разрушение, скорость нагружения, предразрушение, линии скольжения, локализация деформации

УДК: 678.8:620.111.3

В.В. Мурашов

Определение физико-механических характеристик и состава полимерных композиционных материалов акустическими методами

Рассмотрены задачи и возможности технической диагностики полимерных композиционных материалов (ПКМ) в деталях и конструкциях без их разрушения. Сообщается, что в ВИАМ создано новое научное направление в диагностике ПКМ, позволяющее определять упругие и прочностные свойства, пористость, плотность, содержание матрицы и наполнителя, степень отверждения матрицы материала в конструкциях планера самолета и других изделиях ответственного назначения лазерно-акустическим способом ультразвукового контроля. Исследована информативность принимаемых акустических сигналов, прошедших через материал, предложены способы комплексирования параметров диагностики, обеспечивающие повышение точности определения физико-механических свойств материала.

Ключевые слова: техническая диагностика, полимерные композиционные материалы, физико-механические свойства материала, корреляционные уравнения, параметры диагностики, акустические сигналы