Archive

Aviation materials and tecnologes №S2, 2013

UDC: 669.85

Pages: 3-10

E.N. Kablov1, O.G. Ospennikova1, A.V. Vershkov1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Rare metals and rare-earth elements are materials for modern and future high technologies

The article is devoted to various aspects of the application of rare metals and rare-earth elements (REE) in the development of new aviation materials. The results of studies on the effect REE on structural properties of various classes of aviation materials: aluminum alloys, casting and wrought superalloys, heat-resistant and heat-protective coatings, magnetically hard materials, high-strength structural steels are presented. The conclusion is made about the need of restoration and advanced development of rare-earth industry of Russia and basic elements of the state support of this task are formulated.

Keywords: редкоземельные элементы, редкие металлы, алюминиевые сплавы, литейные жаропрочные сплавы, деформируемые жаропрочные сплавы, жаростойкие и теплозащитные покрытия, магнитотвердые материалы, rare-earth elements, rare metals, aluminum alloys, high-temperature casting alloys, wrought superalloys, heat-resistant and thermal protective coatings, magnetically hard materials

Reference List

  1. Оглодков М.С., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И. и др. Влияние термомеханической обработки на свойства и структуру сплава системы Al‒Cu‒Mg‒Li‒Zn //Авиационные материалы и технологии. 2010. №4. С. 7‒12.
  2. Клочкова Ю.Ю., Грушко О.Е., Ланцова Л.П. и др. Освоение в промышленном производстве полуфабрикатов из перспективного алюминийлитиевого сплава В-1469 //Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 8‒12.
  3. Ри Хосен, Ри Э.Х., Химухин С.Н., Калугин М.Е. Влияние температурных режимов плавки и легирования сплавов алюминия на свойства отливок //Литейное производство. 2010. №8. С. 7‒8.
  4. Каблов Е.Н., Сидоров В.В. Микролегирование РЗМ – современная технология повышения свойств литейных жаропрочных никелевых сплавов //Перспективные материалы. 2001. №1. С. 23‒34.
  5. Оспенникова О.Г. Стратегия развития жаропрочных сплавов и сталей специального назначения, защитных и теплозащитных покрытий //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 19‒36.
  6. Сидоров В.В., Тимофеева О.Б., Калицев В.А., Горюнов А.В. Влияние микролегирования РЗМ на свойства и структурно-фазовые превращения в интерметаллидном сплаве ВКНА-25-ВИ //Авиационные материалы и технологии. 2012. №4. С. 8‒12.
  7. Ломберг Б.С., Овсепян С.В., Бакрадзе М.М. Особенности легирования и термической обработки жаропрочных никелевых сплавов для дисков газотурбинных двигателей нового поколения //Авиационные материалы и технологии. 2010. №2. С. 3‒8.
  8. Ломберг Б.С., Овсепян С.В., Бакрадзе М.М. Новый жаропрочный никелевый сплав для дисков газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) //Материаловедение. 2010. №7. С. 24‒28.
  9. Каблов Е.Н., Мубояджян С.А., Будиновский С.А., Луценко А.Н. Ионно-плазменные защитные покрытия для лопаток газотурбинных двигателей //Металлы. 2007. №5. С. 23‒34.
  10. Мубояджян С.А., Галоян А.Г. Комплексные термодиффузионные жаростойкие покрытия для безуглеродистых жаропрочных сплавов на никелевой основе //Авиационные материалы и технологии. 2012. №3. С. 25‒31.
  11. Мубояджян С.А., Будиновский С.А., Гаямов А.М., Смирнов А.А. Получение керамических теплозащитных покрытий для рабочих лопаток турбин авиационных ГТД магнетронным методом //Авиационные материалы и технологии. 2012. №4. С. 3‒8.
  12. Мубояджян С.А., Будиновский С.А., Гаямов А.М., Матвеев П.В. Высокотемпературные жаростойкие покрытия и жаростойкие слои для теплозащитных покрытий //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 17‒21.
  13. Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Оспенникова О.Г. Литейные жаропрочные никелевые сплавы //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2012. №5. С. 15‒19; №6. С. 16‒21.
  14. Пискорский В.П., Бурханов Г.С., Оспенникова О.Г. и др. Расчет температурного коэффициента индукции наноструктурированных магнитотвердых материалов Pr‒Dy‒Gd‒Fe‒Co‒B методом молекулярного поля //Металлы. 2010. №1. С. 64‒67.
  15. Пискорский В.П., Бурханов Г.С., Оспенникова О.Г. и др. Влияние термической обработки наноструктурированных магнитотвердых материалов Pr‒Dy‒Fe‒Co‒B //Металлы. 2010. №3. С. 84‒91.
  16. Пискорский В.П., Валеев Р.А., Давыдова Е.А., Белоусова В.А. Расчет температурного коэффициента индукции материалов Pr‒Dy‒Fe‒Co‒B в приближении молекулярного поля //Перспективные материалы. Специальный выпуск. 2008. С. 329‒331.

UDC: 669.018.44:669.018.29

Pages: 11-19

E.F. Chirkov1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Weakening rate under heating is the evaluation criterion of heat resistance of Al‒Cu‒Mg and Al‒Cu structural alloys

Actual values of mechanical properties of sheets of 2‒3 mm thickness at the temperature of 20 and 100‒350°C (static tension) are given for basic commercial wrought structural alloys of Al‒Cu‒Mg and Al‒Cu systems (1151, D19, D16, AK4-1, D21 and 1201 alloys). The scatter in heat resistance values of alloys at 100‒350°C is explained on the base of the analysis of their alloying, phase compositions and diffusion process specific character. The weakening rate under heating, as the universal criterion is proposed for a comparative evaluation of alloy heat resistance. Besides, a calculation method of the weakening rate values (integrated and differential ones) is also presented.A comparison of alloy weakening rates will allow to choose a material on the well-founded base for new types of structures susceptible to heating. As compared to existing structural Al-base alloys, 1151 alloy actually possesses an advantageous heat resistance.

Keywords: жаропрочность, сплав 1151, системы Al‒Cu‒Mg и Al‒Cu, фазы θ и S, диффузия, темп разупрочнения, heat resistance, 1151 alloy, Al‒Cu‒Mg and Al‒Cu systems, θ and S phases, diffusion, weakening rate

Reference List

  1. Бочвар А.А. //Изв. АН СССР. 1944. №6. С. 358‒366.
  2. Бочвар А.А. Металловедение. М.: Металлургиздат. 1956. 495 с.
  3. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А., Вахромов Р.О. Алюминиевые деформируемые сплавы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 167−182.
  4. Фридляндер И.Н. Алюминий и его сплавы. М.: Знание. 1965. 61 с.
  5. Чирков Е.Ф. О старение сплава М40 /В кн.: Металловедение сплавов легких металлов. М.: Наука. 1970. С. 63‒71.
  6. Чирков Е.Ф. Жаропрочный сплав М40. Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные сплавы. М.: Металлургия. 1972. С. 123‒131.
  7. Колобнев И.Ф. Жаропрочность литейных алюминиевых сплавов. М.: Металлургия. 1973. 320 с.
  8. Фридляндер И.Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы. М.: Металлургия. 1979. 208 с.
  9. Квасов Ф.И., Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы типа дуралюмин. М.: Металлургия. 1984. 240 с.
  10. Phillips H.W.L. Annotated Equlibrium Diagrams of Some Aluminium Alloy Systems. The Inst. of Met. Monograph and Report Series. 1959. №25. 86 p.
  11. Чирков Е.Ф. О природе воздействия Cu и Mg на эволюцию структуры и жаропрочность алюминиевых сплавов системы Al‒Cu‒Mg //ТЛС. 2002. №4. С. 64‒70.
  12. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 157−167.
  13. Машиностроение: Энциклопедия. Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. М.: Машиностроение. 2001. 880 с.
  14. Бочвар О.С., Походаев К.С., Синанян Л.Г. //Изв. АН СССР. Металлы. 1969. №1. С. 199.
  15. Гинье А. Неоднородные металлические твердые растворы. М.: Иностр. лит. 1962. 187 с.
  16. Багаряцкий Ю.А. Рентгенография в физическом металловедении. М.: Металлургиздат. 1961. 186 с.
  17. Panseri C., Federighi T. //Acta. Met. 1958. №3. Р. 1223.
  18. De Sorbo W., Turnbull D. //Acta. Met. 1958. №7. Р. 83.
  19. Panseri C., Federighi T. //Phil. Met. 1963. №11. Р. 575.
  20. Wilson R.N., Moore D.M., Forsyth P.Y.E. //J. Inst. Met. 1967. №95. Р. 177.
  21. Westmacott K.A., Barnes R.N., Hull D., Smallman R.E. //Phis. Mag. 1961. №6. Р. 929.
  22. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М., Металлургия. 1979. 480 с.
  23. Бочвар О.С., Походаев К.С. Тройные системы. Металловедение алюминия и его сплавов. М.: Металлургия. 1971. С. 102‒208.
  24. Чирков Е.Ф. Закономерности изменения горячеломкости и жидкотекучести жаропрочных алюминиевых сплавов системы Al‒Cu‒Mg в зависимости от содержаний Cu, Mg и добавок переходных металлов /В сб.: Авиационные материалы и технологии. Вып. «Перспективные алюминиевые, магниевые и титановые сплавы для авиакосмической техники». М.: ВИАМ. 2002. С. 104‒125.
  25. Chirkov E.F. Laws of Fluidity Variation for Aluminium Alloys of Al‒Cu‒Mg System /In: Proc. ICAA-5. 1996. Part 1. Р. 265.
  26. Иванько А.А. Твердость: Справочник. Киев: Наукова думка. 1968. 125 с.
  27. Чирков Е.Ф. Склонность некоторых алюминиевомедномагниевых сплавов к образованию горячих трещин //Сварочное производство. 1982. №5 С. 10‒13.
  28. Чирков Е.Ф. Закономерности изменения горячеломкости алюминиевых сплавов системы Al‒Cu‒Mg //Изв. АН СССР. Металлы. 1983. №3. С. 175‒181.
  29. Chirkov E.F. Mn, Ti, Fe Effect on Hot Shortness of Al‒Cu‒Mg System Alloy Located in Phase Region α-S /In: Proc. ICAA-6. 1998. Part 1. Р. 595‒601.
  30. Chirkov E.F., Dolzhanski Y.M. Transition Metal Small Additions Effect on Hot Shortness of High – Temperature Weldable Alloy 1151 (Al‒Cu‒Mg) /In: Proc. ICAA-7. 2000. Part 3. Р. 1731‒1737.
  31. Chirkov E.F., Dolzhanski Y.M., Fridlyander I.N. Change of Fluidity of Alyminium Superalloy 1151 (Al‒Cu‒Mg) During its Alloying by Transition Metals /In: Proc. ICAA-7. 2000. Part 1. Р. 331‒338.
  32. Chirkov E.F. Fundaments of Developing Compasitions for Weldable Wrought Aluminium Alloys with Enhanced Heat Resistance /In: Proc. ICAA-9. 2005. Р. 692−699.
  33. Chirkov E.F., Fridlyander I.N., Cherkassov V.V. Universal Structural Weldable Aluminium Alloy 1151 with Improved Corrosion Resistens for Operation at Elevated and Cryogenic Temperature /In: Proc. ICAA-6. 1998. V. 3. Р. 2041.
  34. Алексеев А.А., Бер Л.Б., Климович Л.Г., Коробов О.С. Высокотемпературное старение сплава Al‒1,3 ат.% Cu‒1,3 ат.% Mg. Стадия когерентных выделений //ФММ. 1982. Т. 53. №4. С. 772‒779.
  35. Алексеев А.А., Бер Л.Б. Диаграммы фазовых превращений при старение сплавов системы Al‒Cu‒Mg //ТЛС. 1991. № 1. С. 9‒13.
  36. Alekseev A.A., Ananev V.N., Ber L.B., Kapytkin E.Ya. The Structure of Strengthening Precipitates Forming in High-Temperature of Al‒Cu‒Mg Alloys //The Physics of Metalls and Metallography. 1993. V. 75. №3. Р. 279‒285.

UDC: 669.018.44:669.715

Pages: 20-24

E.F. Chirkov1, L.A. Kononova2, V.S. Shmelyova3

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru
[2] JSC "STUPINO METALLURGICAL COMPANY", info@smk.ru
[3] JSC "MIC "NPO MASHINOSTROYENIA", vpk@npomash.ru

Effect of equiatomic Cu and Mg content on ageing processes of 1151 (Al−Cu−Mg) high-temperature weldable structural alloy

The results of study of Cu and Mg equiatomic content effect on a diffusion character of atoms in a-solid solution crystal lattice at 20°C and ageing processes of Al−Cu−Mg high-temperature weldable structural alloy are given. A positive effect of specificity of alloying and diffusion processes of 1151 alloy on suitability for processing under manufacture of structures and product reliability improvement is also marked. The group of new types of alloys, in particular, Al−Cu−Mg system is proposed to be designated as «alloys of equiatomic type» (AET).

Keywords: сплав 1151, старение, эквиатомное содержание Cu и Mg, диффузия, жаропрочность, система Al−Cu−Mg, 1151 alloy, ageing, equiatomic Cu and Mg content, diffusion, heat-resistance, Al−Cu−Mg system

Reference List

  1. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А., Вахромов Р.О. Алюминиевые деформируемые сплавы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 167−182.
  2. Квасов Ф.И., Фридляндер И.Н. Алюминиевые сплавы типа дуралюмин. М.: Металлургия. 1984. 240 с.
  3. Ливанов В.А., Шилова Е.И., Козловская В.П. Конструкционные и жаропрочные сплавы алюминия с медью и магнием средней и высокой прочности. Алюминиевые сплавы. Промышленные деформируемые, спеченные и литейные сплавы. М.: Металлургия. 1972. С. 88−109.
  4. Чирков Е.Ф. О природе воздействия Cu и Mg на эволюцию структуры и жаропрочности алюминиевых сплавов системы Al−Cu−Mg //ТЛС. 2002. №4. С. 64.
  5. Chirkov E.F., Fridlyander I.N., Cherkassov V.V. Universal Structural Weldable Aluminium Alloy 1151 with Improved Corrosion Resistens for Operation at Elevated and Cryogenic Temperature: In Proc. ICAA-6. Toyohashi (Japan). 1998. V. 3. Р. 2041.
  6. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 157−167.
  7. Алексеев А.А., Бер Л.Б. Диаграммы фазовых превращений при старении сплавов системы Al−Cu−Mg //ТЛС. 1991. № 1. С. 9−13.
  8. Чирков Е.Ф. Темп разупрочнения при нагревах – критерий оценки жаропрочности конструкционных сплавов систем Al−Cu−Mg и Al−Cu //Авиационные материалы и технологии. 2013. №S. С.
  9. Елагин В.И. Легирование деформируемых алюминиевых сплавов переходными металлами. М.: Металлургия. 1975. 247 с.
  10. Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния: Справочник. М.: Наука. 1977. 228 с.
  11. Чирков Е.Ф. Закономерности изменений горячеломкости и жидкотекучести жаропрочных алюминиевых сплавов системы Al−Cu−Mg в зависимости от содержаний Cu, Mg и добавок переходных металлов /В сб. Авиационные материалы и технологии. Вып. «Перспективные алюминиевые, магниевые и титановые сплавы для авиационной техники». М.: ВИАМ. 2002. С. 104−125.
  12. Chirkov E.F. Fundaments of Developing Compasitions for Weldable Wrought Aluminium Alloys with Enhanced Heat Resistance: In Proc. ICAA-9, Australia. 2005. Р. 692−699.

UDC: 620.1:669.295

Pages: 25-35

S.V. Sibileva1, S.A. Karimova1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Surface treatment of titanium alloys to provide adhesion properties

Various methods of titanium alloys surface treatment which enhance bond strength and durability of titanium-titanium, titanium-composite adhesive joints when exposed to elevated temperatures and humidity have been considered in this review. Both traditional methods of surface treatment such as acid etching or anodisation and novel plasma spray and laser treatments have been discussed. The influence of titanium alloys treatment on physical-chemical properties, joint strength and durability of adhesive joints have been analyzed.

Keywords: титановые сплавы, обработка поверхности, клеевое соединение, шероховатость поверхности, испытания на прочность, titanium alloys, surface treatment, adhesive bonding, surface roughness, durability tests

Reference List

  1. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 157–167.
  2. Шарова И.А., Петрова А.П. Обзор по материалам Международной конференции по клеям и герметикам (WAC-2012, Франция) //Труды ВИАМ. 2013. №8. С. 30–34.
  3. Packham D.E. Theories of Fundamental Adhesion /In: Handbook of Adhesion Technology. Springer-Verlag Berlin Hei-delberg. 2011. P. 11–38.
  4. Comyn J. Theories of Adhesion /In: Handbook of Adhesives and Sealants. V. 2. Adhesives and Sealants. General Knowledge, Application Techniques, New Curing Techniques. Oxford: Elsevier Ltd. 2006. P. 1–50.
  5. Critchlow G.W., Brewis D.M. Review of surface pretreatments for titanium alloys //Int. J. Adhes. Adhes. 1995. V. 15. №3. P. 161–172.
  6. Гращенков Д.В., Чурсова Л.В. Стратегия развития композиционных и функциональных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 231–242.
  7. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Лукина Н.Ф., Сидельников В.В., Шестов В.В. Слоистые металлополимерные композиционные материалы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 226–230.
  8. Rudawska A. Adhesive joint strength of hybrid assemblies: Titanium sheet-composites and aluminium sheet-composites − Experimental and numerical verification //Int. J. Adhesion & Adhesives. 2010. V. 30. P. 574−582.
  9. Molitor P., Barron V., Young T. Surface treatment of titanium for adhesive bonding to polymer composites: a review //Int. J. Adhesion & Adhesives. 2001. V. 21. P. 129–136.
  10. Molitor P., Young T. Adhesives bonding of a titanium alloy to a glass fibre reinforced composite material //Int. J. Adhes. Adhes. 2002. V. 22. P. 101–107.
  11. Ditchek B.M., Breen K.R., Sun T.S., Venables J.D. Morphology and composition of titanium adherends prepared for adhesive bonding /In: Proc. 25-th Nat. SAMPE Symp. 1980. May. P. 13–24.
  12. Venables J.D. Review: adhesion and durability of metal–polymer bonds //J. Mater. Sci. 1984. V. 19. P. 2431–2453.
  13. Mertens T., Gammel F.J., Kolb M., Rohr O., Kotte L., Tschocke S., Kaskel S., Krupp U. Investigation of surface pre-treatments for the structural bonding of titanium //Int. J. Adhes. Adhes. 2012. V. 34. P. 46–54.
  14. Matykina E., Garcia I., de Damborenea J.J., Arenas M.A. Comparative determination of TiO2 surface free energies for adhesive bonding application //Int. J. Adhes. Adhes. 2011. V. 31. P. 832–839.
  15. Ingram C., Ramani K. The effect of sodium hydroxide anodization on the durability of poly(etherketonetherketoneketone) adhesive bonding of titanium //Int. J. Adhes. Adhes. 1997. V. 17. P. 39–45.
  16. Ramani K., Weidner W.J., Kumar G. Silicon sputtering as a surface treatment to titanium alloy for bonding with PEKEKK //Int. J. Adhes. Adhes. 1998. V. 18. P. 401–412.
  17. Huntsman Publication no. A.15p-GB.1000/02/01. Araldite Bonding. Surface preparation and pretreatments.
  18. Molitor P., Young T. Investigations into the use of excimer laser irradiation as a titanium alloy surface treatment in a metal to composite adhesive bond //Int. J. Adhes. Adhes. 2004. V. 24. P. 127–134.
  19. Stone M.H. The effect of silane coupling agents on the durability of titanium alloy joints //J. Adhes. 1988. V. 26. №2–3. P. 101–111.
  20. Rider A.N. Report No: DSTO-TR-1333. The durability of epoxy adhesive bonds formed with titanium alloy. Melbourne: DSTO Platforms Sciences Laboratory. 2002. 35 p.
  21. Assefpour-Dezfuly M., Vlachos C., Andrews E.H. Oxide morphology and adhesive bonding on titanium surfaces //J. Mater. Sci. 1984. V. 19. P. 3626–3639.
  22. da Silva L.F.M., Adams R.D. Adhesive joints at high and low temperatures using similar and dissimilar adherends and dual adhesives //Int. J. Adhes. Adhes. 2007. V. 27. P. 216–226.
  23. Akram M., Jansen K.M.B., Ernst L.J., Bhowmik S. Atmospheric pressure plasma surface modification of titanium for high temperature adhesive bonding //Int. J. Adhes. Adhes. 2011. V. 31. P. 598–604.
  24. Petrie E. M. Handbook of Adhesives and Sealants. New York: McGraw-Hill. 2000. 902 p.
  25. Fundeanu I., Klee D., Kwakernaak A., Poulis J.A. The effect of substituted poly(p-xylylene) on the quality of bonded joints when used as a primer replacement //Int. J. Adhes. Adhes. 2010. V. 30. P. 111–116.
  26. Nagaoka A., Yokoyama K., Sakai J. Evaluation of hydrogen absorption behaviour during acid etching for surface modification of commercial pure Ti, Ti–6Al–4V and Ni–Ti super elastic alloys //Corrosion Science. 2010. V. 52. P. 1130–1138.
  27. Allen K.W., Alsalim H.S. Titanium and alloy surfaces for adhesive bonding //J. Adhesion. 1974. V. 6. P. 229–237.
  28. Smith T. A Surface treatment for Ti–6AI–4V //J. Adhes. 1983. V. 15. №2. P. 137–150.
  29. Filbey J.A., Wightman J.P. Factors Affecting the durability of Ti–6Al–4V/epoxy bonds //J. Adhes. 1989. V. 28. №1. P. 1–22.
  30. Surface treatment of titanium and titanium: pat. 3891456 US; опубл. 24.06.1975.
  31. Clearfield H.M., Shaffer D.K., Vandoren S.L., Ahearn J.S. Surface preparation of Ti–6Al–4V for high-temperature adhesive bonding //J. Adhes. 1989. V. 29. №1–4. P. 81–102.
  32. Skiles J.A., Wightman J.P. The influence of Ti–6Al–4V chromic acid anodization conditions upon anodic oxide thickness and topography //J. Adhes. 1988. V. 26. №4. P. 301–314.
  33. Clearfield H.M., Davis G.D. Comment on «Sodium hydroxide anodization of Ti–6Al–4V adherends» //J. Adhesion. 1987. V. 20. Р. 283; //J. Adhes. 1987. V. 24. №2–4. P. 221–225.
  34. Pike R.A., Patarini V.M., Zatorski R., Lamm F.P. Plasma-sprayed coatings as adherend surface pretreatments //Int. J. Adhes. Adhes. 1992. V. 12. №4. P. 227–231.
  35. Blohowiak K.Y., Osborne J.H., Krienke K.A., Sekits D.F. Sol-gel surface treatments for adhesive bonding of titanium and aluminum structures /In: Proceedings of the 28th international SAMPE technical conference, SAMPE, Covina. 1996. P. 440.
  36. Sol for boding epoxies to aluminum or titanium alloys: pat. 6037060 US; опубл. 14.03.2000.
  37. Method for microtexturizing and bonding two surfaces: pat. 6176959 B1 US; опубл. 23.01.2001.
  38. Kennedy A.C., Kohler R., Poole P. A sodium hydroxide anodize surface pretreatment for the adhesive bonding of titanium alloys //Int. J. Adhes. Adhes. 1983. V. 3. №3. P. 133–139.
  39. Brown S.R. An evaluation of titanium bonding pretreatments with a wedge test method /In: Proceedings of the 27 th National SAMPE Symposium, SAMPE, Azusa, May, 1982. P. 363−376.
  40. Aakkula J.J., Lumppio K., Saarela O., Haikola T. Developments in metal bonding /In: 25th ICAF Symposium, Rotterdam. 2009. P. 1321–1341.
  41. Filbey J.A., Wightman J.P., Progar D.J. Sodium Hydroxide Anodization of Ti–6Al–4V Adherends //J. Adhes. 1987. V. 20. №4. P. 283−291.
  42. Clearfield H.M., Shaffer D.K., Ahearn J.S., Venables J.D. Adhesion tensile testing of environmentally exposed Ti–6Al–4V adherends //J. Adhes. 1987. V. 23. №2. P. 83–97.
  43. Surface treatment: pat. 6521052 B2 US; опубл. 18.02.2003.
  44. Method of coating titanium articles and product thereof: pat. 2864732 US; опубл. 16.12.1958.
  45. Mahoon A. Titanium adherends /In: Durability of structural adhesives. Editor: Kinloch A.J. London: Applied Science Publishers. 1983. P. 255.
  46. Titanium and titanium alloy surface preparation method for subsequent bonding: pat. 4075040 US; опубл. 21.02.1978.
  47. Ban S., Iwaya Y., Kono H., Sato H. Surface modification of titanium by etching in concentrated sulfuric acid //Dental Materials. 2006. V. 22. P. 1115–1120.
  48. Keith R.E. Adhesive bonding of titanium and its alloys /In: Handbook of Adhesive Bonding. New York: McGraw-Hill Book Co. 1973. P. 12/1–12/25.
  49. Chromate-free method for surface etching of titanium: pat. 7022254 B2 US, МПК C09K 13/00.
  50. Schrader M.E., Cardamone J.A. Adhesion promoters for the titanium-resin interface //J. Adhesion. 1978. V. 9. P. 305–310.
  51. Titanium etching: pat. 3007780 US; опубл. 21.02.1978.
  52. Das K.B., Marceau J.A. Hydrogen induced damage in pickled and anodized Ti−6Al−4V alloy surfaces //Corrosion. 1974. V.30. №9. P. 324–327.
  53. Process for producing stabilized anatase titanium dioxide surfaces for durable adhesive bonding: pat. 3928112 US; опубл. 23.12.1975.
  54. Cotter J.L., Mahoon A. Development of new surface pretreatments based on alkaline hydrogen peroxide solutions for adhesive bonding of titanium //Int. J. Adhes. Adhes. 1982. V. 2. P. 47–52.
  55. Treatment of titanium prior to bonding: pat. 4394224 US; опубл. 19.07.1983.
  56. Method and solutions for treating titanium and like metals and their alloys: pat. 3687741 US; опубл. 29.08.1972.
  57. Method of anodizing titanium to pro-mote adhesion: pat. 3959091 US; опубл. 25.05.1976.
  58. Natan M., Venables J.D. The stability of anodized titanium surfaces in hot water //J. Adhes. 1983. V. 15. №2. P. 125–136.
  59. Chromic acid-fluoride anodizing surface treatment for titanium: pat. 4473446 US; опубл. 25.09.1984.
  60. Shih Y.H., Lin C.T., Liu C.M., Chen C.C., Chen C.S., Ou K.L. Effect of nano-titanium hydride on formation of multi-nanoporous TiO2 film on Ti //Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. P. 3678–3682.
  61. Surface treatment for Ti or Ti alloy parts for enhancing adhesion to organic material: pat. 5074972 US; опубл. 24.12.1991.
  62. Matz C. Optimization of the durability of structural titanium adhesive joints //Int. J. Adhes. Adhes. 1988. V. 8. №1. P. 17–24.
  63. Cathodic deposition of oxide coatings: pat. 4094750 US; опубл. 13.06.1978.
  64. Arnold J.R., Sanders C.D., Bellevou D.L., Martinelli A.A., Gaskin G.B. A study of titanium surface pretreatments for bonding with polyimide and epoxy adhesives /In: Proceedings of the 29th International SAMPE Technical Conference. 1997. V. 1. P. 345–353.
  65. Davis G.D., Groff G.B., Zatorski R.A. Plasma spray coatings as treatments for aluminum, titanium and steel adherends //Surf. Interf. Anal. 1997. V. 25. №5. P. 366–373.
  66. Aronsson B.O., Lausmaa J., Kasemo B. Glow discharge plasma treatment for surface cleaning and modification of metallic biomaterials //J. Biomed. Mater. Res. 1997. V. 35. №1. P. 49–73.
  67. Broad R., French J., Sauer J. New, effective, ecological surface pretreatment for highly durable adhesively bonded metal joints //Int. J. Adhesion & Adhesives. 1999. V. 19. №2–3. P. 193–198.
  68. Baburaj E.G., Starikov D., Evans J., Shafeev G.A., Bensaoula A. Enhancement of adhesive joint strength by laser surface modification //Int. J. Adhes. Adhes. 2007. V. 27. P. 268–276.
  69. Method of surface preparation of titanium substrates: pat. 5660884 US; опубл. 26.08.1997.
  70. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7–17.

UDC: 669.721’71’5’’857:621.762.224

Pages: 36-45

S.V. Gnedenkov1, M.V. Sidorova1, S.L. Sinebryukhov1, V.V. Antipov2, V.M. Buznik3, E.F. Volkova2, V.I. Sergienko1

[1] INSTITUTE OF CHEMISTRY, FEB RAS, chemi@ich.dvo.ru
[2] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, chemi@ich.dvo.ru, admin@viam.ru
[3] BAIKOV INSTITUTE OF METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE RAS, imet@imet.ac.ru

Structure and properties of coatings manufactured on aviation magnesium alloys by plasma electrolytic oxidation method

Methods of the coatings formation, including composition coatings, using fluoropolymer materials for increasing corrosion and mechanical properties of wrought magnesium alloys applied in aviation have been developed. It was established that the basic PEO-layer has a thermal resistance up to 500°С. Composite coating increases a resistance of charge transfer by five orders of magnitude as compared with a bare magnesium alloy, decreases a friction coefficient down to 0,04 and improves protective properties, enhancing a practical use of magnesium alloys.

Keywords: способы формирования покрытий, композиционные покрытия, фторполимерные материалы, повышение коррозионной стойкости, магниевые деформируемые сплавы, термостойкость базового ПЭО-слоя, methods of the coatings formation, composite coatings, fluoropolymer materials, increasing of corrosion resistance, wrought magnesium alloys, thermal resistance of PEO-basic layer

Reference List

  1. Friedrich H.E., Mordike B.L. Magnesium technology: metallurgy, design data, applications. – Springer. Verlag Berlin Heidelberg. 2006. 677 p.
  2. Shresta S. Magnesium and surface engineering //Technology vision. 2010. V. 26. №5. P. 313–316.
  3. Wu Ch.-Y., Zhang J. State-of-art on corrosion and protection of magnesium alloys based on patent literatures //Transactions of nonferrous metals society of China. 2010. V. 21. P. 892–902.
  4. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7–17.
  5. Антипов В.В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминиевых сплавов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 157–167.
  6. Корнышева И.С., Волкова Е.Ф., Гончаренко Е.С., Мухина И.Ю. Перспективы применения магниевых и литейных алюминиевых сплавов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 212–222.
  7. Gray J.E., Luan B. Protective coatings on magnesium alloys – critical review //J. of alloys and compounds. 2002. V. 336. P. 88–113.
  8. Gnedenkov S.V., Khrisanfova O.A., Zavidnaya A.G., Sinebryukhov S.L., Egorkin V.S., Nistratova M.V., Yerokhin A., Matthews A. PEO coatings obtained on an Mg–Mn type alloy under unipolar and bipolar modes in silicate-containing electrolytes //Surface and coatings technology. 2010. V. 204. P. 2316–2322.
  9. Luo H., Cai Q. He J., Wei B. Preparation and properties of composite ceramic coating containing Al2O3–ZrO2–Y2O3 on AZ91D magnesium alloy by plasma electrolytic oxidation //Current Applied Physics. 2009. V. 9. P. 1341–1346.
  10. Способ получения защитных покрытий на сплавах магния: патент №2357016 РФ. 27.05.2009. Бюл. №15.
  11. Синебрюхов С.Л., Сидорова М.В., Егоркин В.С., Недозоров П.М., Устинов А.Ю., Гнеденков С.В. Антикоррозионные, антифрикционные покрытия на магниевых сплавах для авиации //Вестник ДВО РАН. 2011. №5. С. 95–105.
  12. Волкова Е.Ф. Влияние деформации и термической обработки на структуру и свойства магниевых сплавов системы Mg–Zn–Zr //МиТОМ. 2006. №11. С. 38–42.
  13. Волкова Е.Ф., Антипов В.В., Морозова Г.И. Особенности формирования структуры и фазового состава деформированных полуфабрикатов из серийного сплава МА14 //Авиационные материалы и технологии. 2011. №3. С. 8–15.
  14. Волкова Е.Ф., Морозова Г.И. Роль водорода в деформируемых магниевых сплавах системы Mg–Zn–Zr–РЗМ //МиТОМ. 2008. №3. С. 13–17.
  15. Волкова Е.Ф., Исходжанова И.В., Тарасенко Л.В. Структурные изменения в магниевом сплаве МА14 под воздействием технологических факторов //МиТОМ. 2010. №12. С. 19–23.
  16. Кан Р. Физическое металловедение. М.: Мир. 1968. 489 с.
  17. Liang L., Guo B., Tian J., Liu H., Zhou J., Xu T. Effect of potassium fluoride in electrolytic solution on the structure and propertiesof microarc oxidation coatings on magnesium alloy //Applied Surface Science. 2005. V. 252. P. 345–351.
  18. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: МИСиС. 2001. 414 c.
  19. Синебрюхов С.Л., Сидорова М.В., Егоркин В.С., Недозоров П.М., Устинов А.Ю., Волкова Е.Ф., Гнеденков С.В. Защитные оксидные покрытия на магниевых сплавах, применяемых в авиации //Физикохимия поверхности и защита материалов. 2012. Т. 48. №5. С. 493–508.

UDC: 539.4.011: 539.4.015

Pages: 46-53

Yu.V. Nemirovsky1, S.F. Pyataev2

[1] KHRISTIANOVICH INSTITUTE OF THEORETICAL AND APPLIED MECHANICS SB RAS, nemirov@itam.nsc.ru
[2] INSTITUTE OF COMPUTATIONAL MODELLING SB RAS, psf@icm.krasn.ru

Limit thermoplastic deformation of unidirectional fibrous metal composites

On the basis of structural approach the criterion of durability of the double-periodic unidirectional composite material depending on temperature is established. Laws of averaging of micro-pressure on the volume of periodical elements and conditions of displacements continuity on the boundary between them have been performed.

Keywords: критерий прочности, температура, композиционный материал, criterion of strength, temperature, composite material

Reference List

  1. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. М.: Мир. 1982. 334 с.
  2. Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука. 1977. 400 с.
  3. Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. К.: Наукова думка. 1985. 304 с.
  4. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Свойства и применение высоконаполненного металлического композиционного материала Al−SiC //Технология машиностроения. 2011. №3. С. 5‒7.
  5. Ерасов В.С., Нужный Г.А. Жесткий цикл нагружения при усталостных испытаниях //Авиационные материалы и технологии. 2011. №4. С. 35‒41.
  6. Немировский Ю.В., Пятаев С.Ф. Поверхность текучести двоякопериодического волокнистого композиционного материала //Журнал Сибирского федерального университета. Математика и физика. 2009. №4. 470‒483.
  7. Немировский Ю.В., Пятаев С.Ф. Определение предельного упругого сопротивления композитов при сложном напряженном состоянии /Межвуз. сб.: Проблемы прочности и пластичности. Нижний Новгород: Н.-НГУ. 2000. С. 5‒18.
  8. Немировский Ю.В., Пятаев С.Ф. Автоматизированная триангуляция многосвязных областей со сгущением и разрежением узлов //Вычислительные технологии. 2000. №2. С. 82‒91.
  9. Фудзии Т., Дзако М. Механика разрушения композиционных материалов. М.: Мир. 1982. 232 с.
  10. Эберт Л.Дж., Райт П.Л. Механические аспекты поверхности раздела /В сб.: Поверхности раздела в металлических композитах. Т. 1. М.: Мир. 1978. С. 42‒76.

UDC: 667.621.262.2:629.7.018.4

Pages: 54-57

A.V. Grinevich1, A.P. Petrova1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Joining of heterogeneous materials used for parts subjected to pulse loadings

The problem of joining of heterogeneous materials used in constructions subjected to pulse loadings is studied. It was stated that a conventional approach to a selection of high-strength adhesive does not ensure the required level of workability of adhered joints. A joining technique based on application of adhering layer with a high deformation capacity is offered. It was verified experimentally that a behavior of structures under pulse loading depends on the elasto-plastic properties of materials subjected to joining.

Keywords: клей, импульсные нагрузки, деформативность, клей, импульсные нагрузки, деформативность, adhesive, pulse loading, deformability

Reference List

  1. Гейнрих Н.И., Мельников В.Н. Склеивание материалов с разными коэффициентами линейного разрушения //Клеи. Герметики. Технологии. 2007. №3. С. 29–33.
  2. Баурова Н.И. Имитационное моделирование напряженно-деформированного состояния клеевого соединения //Клеи. Герметики. Технологии. 2008. №8. С. 28–31.
  3. Баурова Н.И. Модели долговечности клеевого материала с применением аппарата теории катастроф //Клеи. Герметики. Технологии. 2008. №10. С. 20–23.
  4. Петрова А.П., Донской А.А. Клеящие материалы. Герметики. СПб: НПО «Профессионал» 2008. 589 с.
  5. Петрова А.П., Лукина Н.Ф. Применение адгезионных грунтов и систем модификации поверхности при склеивании //Клеи. Герметики. Технологии. 2013. №9. С. 4–7.
  6. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н., Чибиркин В.В., Елисеев В.В., Мартыненко В.А., Мускатиньев В.Г., Эмих Л.А., Вдовин С.М., Нищев К.Н. Свойства и применение высоконаполненного металломатричного композиционного материала Аl–SiC //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. №3–1. С. 56–59.
  7. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Гращенков Д.В., Шавнев А.А., Няфкин А.Н. Металломатричные композиционные материалы на основе Al‒SiC //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 373–380.
  8. Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Севастьянов В.Г., Гращенков Д.В., Кузнецов Н.Т., Каблов Е.Н. Функционально градиентный композиционный материал SiC/(ZrO2–HfO2–Y2O3), полученный с применением золь-гель метода //Композиты и наноструктуры. 2011. Т. 4. С. 52–64.
  9. Каблов Е.Н., Чибиркин В.В., Вдовин С.М. Изготовление, свойства и применение теплоотводящих оснований из ММК Al–SiC в силовой электронике и преобразовательной технике //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 20–22.
  10. Сорокин К.В., Мурашов В.В., Федотов М.Ю., Гончаров В.А. Прогнозирование развития дефектов в конструкциях из ПКМ способом определения изменений жесткости при актюировании материала //Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 20–22.
  11. Лукина Н.Ф., Дементьева Л.А., Петрова А.П., Сереженков А.А. Конструкционные и термостойкие клеи //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 328–335.
  12. Гриневич А.В., Петрова А.П. Склеивание разнородных материалов в изделиях, подверженных импульсным нагрузкам //Клеи. Герметики. Технологии. 2013. №11. С. 19–21.

UDC: 678.8

Pages: 58-61

V.G. Zheleznyak1, R.R. Mukhametov1, L.V. Chursova1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Study of possibility of thermoset binder creation for operating temperature up to 400°C

A composition based on tetracarboxylic acid nitril was considered. The effect of synthesis conditions of the composition on physical-chemical and processing properties was investigated.

Keywords: термостойкое связующее, катализатор, композиционный материал, heat-resistant binder, catalyst, composite material

Reference List

  1. Душин М.И., Хрульков А.В., Мухаметов Р.Р. Выбор технологических параметров автоклавного формования деталей из полимерных композиционных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2011. №3. С. 20–26.
  2. Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Чурсова Л.В., Коган Д.И. Новые полимерные связующие для перспективных методов изготовления конструкционных волокнистых ПКМ //Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 38–42.
  3. Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Чурсова Л.В. Новые термостойкие гетероциклические связующие и экологически безопасные технологии получения композиционных материалов //Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 57–62.
  4. Погосян Г.М., Панкратов В.А., Заплишный В.Н., Мацоян С.Г. Политриазины. Ереван. 1987. 615 с.
  5. Джоуль Дж., Миллс К. Химия гетероциклических соединений: Пер. с англ. 2-е изд., перераб. М.: Мир. 2004. 728 с.
  6. Душин М.И., Хрульков А.В., Мухаметов Р.Р., Чурсова Л.В. Особенности изготовления изделий из ПКМ методом пропитки под давлением //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 18–26.
  7. Душин М.И., Хрульков А.В., Платонов А.А., Ахмадиева К.Р. Безавтоклавное формование углепластиков на основе препрегов, полученных по растворной технологии //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 43–48.
  8. Phthalonitrile thermoset polymers and composites cured with halogen-containing aromatic amine curing agents: pat. 5925475 US; опубл. 20.07.1999.
  9. Synthesis and polymerization of oligomeric multiply aromatic ether-containing phthalonitriles: pat. 5464926 US; опубл. 07.11.1995.
  10. High temperature epoxy-phthalonitrile blends: pat. 5939508 US; опубл. 17.08.1999.
  11. Dominguez D.D., Keller T.M. Properties of phthalonitrile monomer blends and thermosetting phthalonitrile copolymers //Polymer. 2007. V. 48. Р. 91–97.
  12. Keller T.M., Dominguez D.D. High temperature resorcinol-based phthalonitrile polymer //Polymer. 2005. V. 46. Р. 4614–4618.
  13. Laskoski M., Dominguez D.D., Keller T.M. Synthesis and properties of a bisfenol A based phthalonitrile resin //Journal of polymer science. 2005. V. 43. Р. 4136–4143.
  14. Dominguez D.D., Jones H.N., Keller T.M. The effect additive on the mechanical properties of phthalonitrile-carbon fiber composites //Polymer composites. 2004. V. 25. №5. Р. 554–561.

UDC: 620.1

Pages: 62-67

V.S. Erasov1, R.R. Bayramukov1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Influence of time factor in mechanical testing, data processing and presentation of results

The influence of time factor in mechanical testing (tensile tests as an example) was shown starting from the first test-machine manufacture till present. A transfer from 1D to 3D presentation of testing procedure, data processing and logging was shown. The directions on improvement of test facility, software and testing standards are offered.

Keywords: механические испытания, растяжение, влияние времени, скорость деформирования, 3D-диаграммы, стандарты на испытания, mechanical tests, tensile test, influence of time, strain rate, 3D diagrams, standard test methods

Reference List

  1. Махутов Н.А. Система критериев прочности, ресурса, надежности и безопасности машин и конструкций //Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. №9. С. 50–55.
  2. Ерасов В.С. Физико-механические характеристики как основные интегральные показатели качества авиационных конструкционных материалов: Методич. пособ. М.: ВИАМ. 2011. 16 с.
  3. Ерасов В.С., Гриневич А.В., Сеник В.Я. и др. Расчетные значения характеристик прочности авиационных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №2. С. 14–16.
  4. Ерасов В.С., Яковлев Н.О., Нужный Г.А. Квалификационные испытания и исследование прочности авиационных материалов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 440–448
  5. Каблов Е.Н., Гриневич А.В., Ерасов В.С. Характеристики прочности металлических авиационных материалов и их расчетные значения /В сб. 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932–2007. М.: ВИАМ. 2007. С. 370–379.
  6. Metallic Materials Properties Development and Standardization (MMPDS-02). Atlantic City: NJ. 2005. 1826 p.
  7. Ерасов В.С., Крылов В.Д., Панин С.В., Гончаров А.А. Испытания полимерного композиционного материала на удар падающим грузом //Авиационные материалы и технологии. 2013. №3. С. 60–64.
  8. Расчетные значения характеристик авиационных металлических конструкционных материалов: Справочник. М.: ОАК. 2009. Вып. 1. 268 с.
  9. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7–17.
  10. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. Ч. 1. Деформация и разрушение. М.: Машиностроение. 1974. С. 214–235.
  11. Харитонов Г.М., Хитрова О.И., Яковлев Н.О., Ерасов В.С. Закономерности поведения ВЭ деформаций в авиационных стеклах из линейных и поперечносшитых полимеров при знакопеременных нагружениях //Авиационная промышленность. 2011. №3. С. 28–32.
  12. Беляев М.С., Кошкин С.Б., Горбовец М.А. Определение предела усталости жаропрочного сплава способом ступенчатого изменения нагрузки //Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 27–30.
  13. Вильдеман В.Э., Третьсяков М.П. Испытания материалов с построением полных диаграмм деформирования //Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. №2. С. 93–98.
  14. Стружанов В.В., Миронов В.И. Деформационное разупрочнение материала в элементах конструкций. Екатеринбург: УрО РАН, 1995. 191 с.

UDC: 678.8:620.1

Pages: 68-73

V.A. Efimov1, A.K. Shvedkova1, T.G. Koren’kova1, V.N. Kirillov1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Investigation of polymer composite materials under effect of climatic factors and loads in laboratory and environmental conditions

Investigation of climatic factors influence (using carbon plastic and glassplastic on a base of VSE-20 epoxy binder as an example) on changing of bending residual strength , moisture content and structural transformation in the material (range and glass transition temperatures) at laboratory thermal moisture and field climatic tests at static loading and in unloaded conditions.

Keywords: углепластик, тепловлажностные испытания, натурные климатические испытания, прочность при статическом нагружении, влагосодержание, область и температура стеклования, carbonplastic, thermal moisture tests, strength at static loading, moisture content, range and glass transition temperature

Reference List

  1. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение. 1984. 312 с.
  2. Вапиров Ю.М., Кириллов В.Н., Кривонос В.В. Закономерности изменения свойств полимерных композитов конструкционного назначения при длительном климатическом старении в свободном и нагруженном состояниях /В сб. докладов VI научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2006». Ч. II. М. 2006. С. 103‒108.
  3. Кириллов В.Н., Старцев О.В., Ефимов В.А. Климатическая стойкость и повреждаемость полимерных композиционных материалов, проблемы и пути решения //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 412‒423.
  4. Кириллов В.Н., Ефимов В.А., Матвеенкова Т.Е., Коренькова Т.Г. Влияние последовательного воздействия климатических и эксплуатационных факторов на свойства полимерных композиционных материалов /В сб. докладов 5-й научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2004». М. 2004. С. 155‒158.
  5. Кириллов В.Н., Ефимов В.А., Шведкова А.К., Николаев Е.В. Исследование влияния климатических факторов и механического нагружения на структуру и механические свойства ПКМ //Авиационные материалы и технологии. 2011. №4. С. 41‒45.
  6. Панферов К.В., Романенков И.Г., Абашидзе Г.С., Никитин В.Н., Львов Б.С., Шпаловская Б.И. Атмосферостойкость стеклопластиков, находящихся под нагрузкой //Пластические массы. 1968. №6. С. 32‒33.
  7. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения //Деформация и разрушение материалов. 2011. №1. С. 34‒40.
  8. Helbling C., Karbhari V.M., Durability Assessment of Combined Environmental Exposure and Bending /In.: Proc. of 7-th Int. Symp. on Fiber Reinforsed Polym. Reinf. Concrete Structures (FRPRCS-7). New Orlean, Loisiana, USA. 2005. P. 1397‒1418.
  9. Roylance D., Roylance M. Weathering of Fiber-Reinforced Epoxy Composites //Polym. Eng. And Sci. 1978. V. 18. №4. P. 249‒254.
  10. Булманис В.Н., Ярцев В.А., Кривонос В.В. Работоспособность конструкций из полимерных композитов при воздействии статических нагрузок и климатических факторов //Механика композиционных материалов. 1987. №5. С. 915‒920.
  11. Kim R.H., Broutman L.J. Effect of Moisture and Stress on the Degradation of Graphite Fiber Reinforced Epoxies /In.: Deform. Yield and Fract. Polym., 4-th Imt. Conf., Cambridge. London. 1979. P. 231‒235.
  12. Edward R., Long Jr. Moisture Diffusion Parameter Characteristics for Epoxy Composites and Neat Resins /In.: NASA Technical Paper 1474. 1979. 31 p.
  13. Кириллов В.Н., Ефимов В.А., Вапиров Ю.М. Особенности влияния внешних факторов на свойства ПКМ при ускоренных и натурных климатических испытаниях /В сб. докладов 7-й научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2008». Сентябрь 5‒6, 2008 г. Ч. 1. М. 2008. С. 237‒335.

UDC: 687.8:620.181.4

Pages: 74-80

A.M. Medvedev1

[1] MOSCOW AVIATION INSTITUTE (NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY), mai@mai.ru

Investigation of thermal loading effect on avionics composite materials

Practically all electronic systems of avionics are realized on printed-circuit boards. Dielectric bases of printed-circuit boards are composite materials, reinforced by glass fibers with binders of organic origin. Electrical interconnections are performed by means of copper. A considerable composition heterogeneity, in particular, copper, glass and organic polymers creates conditions for considerable thermomechanical stresses, effecting on reliability of avionics printed-circuit boards. A behavior of composite dielectrics is considered within a wide temperature range. It is shown, that in case of avionics besides other factors of polymers temperature stability, the most essential parameter is a glass-transition temperature of binders

Keywords: композиционные материалы, печатные платы, термическая устойчивость, composite materials, printed-circuit boards, thermal stability

Reference List

  1. Международная электротехническая комиссия (МЭК): Стандарт МЭК 61249-2 «Материалы для печатных плат и других монтажных структур»: Ч. 2: Композиционные материалы оснований, фольгированные и нефольгированные. 2010.
  2. Спецификация базовых материалов для жестких и многослойных печатных плат: Стандарт IPC-1401. 2006.
  3. Печатные платы: Справочник. В 2-х кн. /Под ред. К.Ф. Кумбза. Кн. 1. М.: Техносфера. 2011. 1016 с.
  4. Медведев А.М. Печатные платы. Конструкции и материалы. М.: Техносфера. 2005. 304 с.

UDC: 620.1

Pages: 81-85

A.S. Titareva1, V.N. Kirillov1, O.V. Startsev1

[1] ALL-RUSSIAN SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF AVIATION MATERIALS, admin@viam.ru

Behaviour of materials in structural components of aeronautical engineering, manufactured using PCM and PC systems under conditions of temperate thermal climate

Results of investigation of polymer composite materials, used in components of structures of aeronautical engineering under conditions of a long-term effect of temperate thermal climate are presented.

Keywords: полимерные композиционные материалы, лакокрасочные покрытия, климатические факторы, элементы конструкций авиационной техники, неразрушающий контроль, polymer composite materials (PCM), paint coatings (PC), structural components aeronautical engineering, non-destructive testing

Reference List

  1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7‒17.
  2. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. I. Механизмы старения //Деформация и разрушение материалов. 2010. №11. С. 19–26.
  3. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. II. Релаксация исходной структурной неравновесности и градиент свойств по толщине //Деформация и разрушение материалов. 2010. №12. С. 40–46.
  4. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения //Деформация и разрушение материалов. 2011. №1. С. 34–40.
  5. Гращенков Д.В., Чурсова Л.В. Стратегия развития композиционных и функциональных матералов //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С 231–242.
  6. Авиационные правила. Ч. 25, п. 603. 2003. С. 67.
  7. Гуртовник И.Г., Соколов В.И., Трофимов Н.Н., Шалгунов С.И. Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков. М.: Мир. 2002. С. 160, 231.
  8. Кириллов В.Н., Старцев О.В., Ефимов В.А. Климатическая стойкость и повреждаемость полимерных композиционных материалов, проблемы и пути их решения //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 412–423.
  9. Кириллов В.Н., Титарева А.С., Старцев О.В. Климатические испытания лопасти несущего винта вертолета Ми-28Н /В сб. докл. ІХ Междунар. научн. конф. по гидроавиации «Гидроавиасалон-2012». Ч. ІІ. М. 2012. С. 209‒211.
  10. Каблов Е.Н., Кириллов В.Н., Жирнов А.Д., Старцев О.В., Вапиров Ю.М. Центры для климатических испытаний авиационных ПКМ //Авиационная промышленность. 2009. №4. С. 36–46.
  11. Мурашов В.В. Определение физико-механических характеристик и состава полимерных композиционных материалов акустическими методами //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 465–475.
  12. Ефимов В.А., Шведкова А.К., Коренькова Т.Г., Кириллов В.Н. Исследование полимерных конструкционных материалов при воздействии климатических факторов и нагрузок в лабораторных и натурных условиях //Труды ВИАМ. 2013. №1. (электронный журнал).
  13. Старцев О.В., Аниховская Л.И., Литвинов А.А., Кротов А.С. Повышение достоверности прогнозирования свойств полимерных композитных материалов при термовлажностном старении //ДАН. 2009. Т. 428. №1. С. 56–60.
  14. Антипов В.В., Старцев О.В., Сенаторова О.Г. Закономерности влагопереноса в СИАЛах //Коррозия: материалы, защита. 2012. №3. С. 13–18.
  15. Колпаков Н.С., Семенов А.А., Девин К.Л., Хрюкин А.П. Перспективные радиопрозрачные композиционные материалы на основе изотропных заполнителей для обтектелей антенных устройств летательных аппаратов, в том числе гидроавиации /В сб. докл. ІХ Междунар. научн. конф. по гидроавиации «Гидроавиасалон-2012». Ч. ІІ. М. 2012. С. 118‒121.
  16. Старцев О.В., Медведев И.М., Кротов А.С., Панин С.В. Зависимость температуры поверхности образцов от характеристик климата при экспозиции в натурных условиях //Коррозия: материалы, защита. 2013. №7. С. 43–47.
  17. Семенова Л.В., Козлова А.А. Лакокрасочные покрытия для защиты полимерных композиционных материалов //Труды ВИАМ. 2013. №4. (электронный журнал).
  18. Кириллов В.Н., Ефимов В.А. Проблемы исследования климатической стойкости авиационных неметаллических материалов /В сб. 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932–2007. М.: ВИАМ. 2007. С. 379–388.
  19. Анцеилович Л.А. Надежность, безопасность и живучесть самолета. М.: Машиностроение. 1985. 201 с.