Архив журнала

Авиационные материалы и технологии №1, 2020

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11

УДК: 669.014.018.8

Страницы: 3-11

Е.Н. Каблов1, М.М. Бакрадзе1, В.И. Громов1, Н.М. Вознесенская1, Н.А. Якушева1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

НОВЫЕ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ И КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ СТАЛИ ДЛЯ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ РАЗРАБОТКИ ФГУП «ВИАМ» (обзор)

Одной из главных задач при создании перспективных изделий авиационной техники является задача повышения весовой эффективности и надежности изделия, что достигается благодаря разработке новых материалов, превосходящих по своим механическим характеристикам применяемые аналоги.

Во ФГУП «ВИАМ» для решения вопроса обеспечения длительного ресурса работы деталей планера и двигателя, в том числе валов ГТД и деталей подшипников, разработаны новые теплостойкие высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали с повышенными характеристиками прочности, ударной вязкости, усталостной долговечности и жаропрочности, а также технологии их производства, термической и химико-термической обработки.

Ключевые слова: высокопрочная сталь, коррозия, подшипник, деформация, шасси, двигатель, механические свойства, азот, химико-термическая обработка, усталость, предел прочности.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н., Ломберг С.В., Оспенникова О.Г. Создание современных жаропрочных материалов и технологий их производства для авиационного двигателестроения // Крылья Родины. 2012. №3–4. С. 34–38.
    2. Каблов Е.Н. Жаропрочные конструкционные материалы // Литейное производство. 2005. №7. С. 2–7.
    3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    4. Каблов Е.Н. Конструкционные и функциональные материалы – основа экономического и научно-технического развития России // Вопросы материаловедения. 2006. №1. С. 64–67.
    5. Каблов Е.Н. ВИАМ: материалы нового поколения для ПД-14 // Крылья Родины. 2019. №7–8. С. 54–58.
    6. Перкас М.Д., Кардонский В.М. Высокопрочные мартенситностареющие стали. М.: Металлургия, 1970. 350 с.
    7. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978. 338 с.
    8. Громов В.И., Курпякова Н.А., Коробова Е.Н., Седов О.В. Новая теплостойкая сталь для авиационных подшипников // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №2 (74). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 04.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-2-17-23.
    9. Шалькевич А.Б., Вознесенская Н.М., Покровская Н.Г., Маркова Е.С. Высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали для самолетов нового поколения // 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932–2007. М.: ВИАМ, 2007. С. 142–150.
    10. Покровская Н.Г., Маркова Е.С., Шалькевич А.Б. Высокопрочные конструкционные мартенситностареющие стали в авиастроении // Авиационная промышленность. 2014. №1. С. 24–28.
    11. Шалькевич А.Б., Маркова Е.С., Покровская Н.Г. Мартенситностареющая сталь ВКС-180 – перспективный материал для двигателей ГТД // Материал и энергосберегающие технологии для производства ответственных деталей высокоэффективных газотурбинных двигателей, промышленных энергетических силовых установок и приводов: сб. лекций. М.: ВИАМ, 2010. С. 98–103.
    12. Щербаков А.И., Крылов С.А., Калицев В.А., Игнатов В.А. Разработка технологии выплавки высокопрочной мартенситостареющей стали ВКС-180-ИД (01Н18К9М5Т), микролегированной РЗМ // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №2. Ст. 04 URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 04.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-4-4.
    13. Петраков А.Ф., Шалькевич А.Б. Высокопрочные стали в авиастроении // Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932–2002. М.: ВИАМ, 2002. С. 180–191.
    14. Каблов Е.Н., Кривоногов Г.С. Легирование и фазовая нестабильность высокопрочных коррозионностойких сталей // Металлы. 2002. №2. С. 65–73.
    15. Мокринский В.И. Производство болтов холодной объемной штамповкой. М.: Металлургия, 1978. 71 с.
    16. Гулина И.В., Седов О.В., Яковлев Н.О., Гриневич А.В. Особенности испытания подшипниковой стали // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №10 (82). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 04.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-76-83.
    17. Коросташевский Р.В., Зайцев А.М. Авиационные подшипники качения. М.: Оборонгиз, 1963. 340 с.
    18. Червяков И.В., Киселева С.А., Рыльникова А.Г. Металлографическое определение включений в стали. М.: Металлургиздат, 1962. 251 с.
    19. Приборные шариковые подшипники: справочник / под ред. К.Н. Явленского, В.Н. Нарышкина, Е.Е. Чаадаевой. М.: Машиностроение, 1981. 351 с.
    20. Крылов С.А., Евгенов А.Г., Щербаков А.И., Макаров А.А. Новая электрошлаковая печь под давлением ДЭШП-0,1: освоение и перспективы развития // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №5 (41). Ст. 04. URL: http://www/viam-works.ru (дата обращения: 20.07.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-5-4-4.
    21. Рашев Ц. Высокоазотистые стали. Металлургия под давлением. София: Проф. Марин Дринов, 1995. 272 с.
    22. Сергеев А.Б., Швед Ф.И., Тулин Н.А. Вакуумный дуговой переплав конструкционной стали. М.: Металлургия, 1974. 260 с.
    23. Братухин А.Г., Демченко О.Ф., Долженков Н.Н., Кривоногов Г.С. Высокопрочные коррозионностойкие стали современной авиации. М.: МАИ, 2006. 654 с.
    24. Каблов Е.Н., Сидоров В.В., Каблов Д.Е., Мин П.Г., Ригин В.Е. Ресурсосберегающие технологии выплавки перспективных литейных и деформируемых супержаропрочных сплавов с учетом переработки всех видов отходов // Электрометаллургия. 2016. №9. С. 30–41.
    25. Бакрадзе М.М., Громов В.И. Новые высокопрочные конструкционные стали разработки ФГУП «ВИАМ» // Высокопрочные стали для аэрокосмической техники и технологии их производства: материалы Всерос. науч.-техн. конф. (Москва, 6 сент. 2019 г.). М.: ВИАМ,  2019. 1 электрон. опт. диск. С. 6–14.
    26. Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия, 1972. 210 с.
    27. Беляков Л.Н., Петраков А.Ф., Покровская Н.Г., Шалькевич А.Б. Новые высокопрочные стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1977. №8. С. 12–14.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-12-18

УДК: 669.018.44:669.245

Страницы: 12-18

П.Н. Медведев1, А.И. Гуляев1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИН В ЖАРОПРОЧНОМ НИКЕЛЕВОМ СПЛАВЕ, ИЗГОТОВЛЕННОМ ПО ТЕХНОЛОГИИ СЛС

Исследованы образцы жаропрочного никелевого сплава ЖС6К-ВИ, полученные методом селективного лазерного сплавления, на которых выявлены сетки трещин при определенных режимах процесса. Проведен анализ характера распределения ориентации трещин в плоскости построения образца, а также анализ остаточных напряжений и текстурного состояния образцов. Анализ причин ориентированного характера образований трещин показал, что основным фактором является градиент температурного поля вдоль границы трека, а также перераспределение остаточных напряжений.

Ключевые слова: селективное лазерное сплавление (СЛС), никелевые сплавы, трещины, обработка изображений, скелетизация, остаточные напряжения.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    2. Каблов Е.Н. Доминанта национальной технологической инициативы. Проблемы ускорения развития аддитивных технологий в России // Металлы Евразии. 2017. №3. С. 2–6.
    3. Каблов Е.Н. Аддитивные технологии – доминанта национальной технологической инициативы // Интеллект и технологии. 2015. №2 (11). С. 52–55.
    4. Лаптева М.А., Белова Н.А., Раевских А.Н., Филонова Е.В. Исследование зависимости шероховатости, морфологии поверхности и количества дефектов структуры от мощности лазера, скорости сканирования и типа штриховки в жаропрочном сплаве, синтезированном методом СЛС // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №9 (45). Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 13.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-9-9-9.
    5. Назаркин Р.М., Петрушин Н.В., Рогалев А.М. Структурно-фазовые характеристики сплава ЖС32-ВИ, полученного методами направленной кристаллизации, гранульной металлургии и селективного лазерного сплавления // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №2 (50). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 13.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-2-2-2.
    6. Рябов Д.К., Антипов В.В., Королев В.А., Медведев П.Н. Влияние технологических факторов на структуру и свойства силумина, полученного с использованием технологии селективного лазерного синтеза // Авиационные материалы и технологии. 2016. №S1 (43). С. 44–51. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-44-51.
    7. Лукина Е.А., Филонова Е.В., Тренинков И.А. Микроструктура и преимущественные кристаллографические ориентировки жаропрочного никелевого сплава, синтезированного методом СЛС, в зависимости от энергетического воздействия и термообработки // Авиационные материалы и технологии. 2017. №1 (46). С. 38–44. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-38-44.
    8. Kunze K., Etter T., Grässli J., Shklover V. Texture, anisotropy in microstructure and mechanical properties of IN738LC alloy processed by selective laser melting (SLM) // Materials Science & Engineering A. 2014. Vol. 620. Р. 213–222.
    9. Carter L.N., Martin C., Withers P.J., Attallah M.M. The influence of the laser scan strategy on grain structure and cracking behaviour in SLM powder-bed fabricated nickel superalloy // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 615. Р. 338–347.
    10. Mainprice D., Heilscher R., Schaeben H. Calculating anisotropic physical properties from texture data using the MTEX open source package // Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics: Microstructure, Mechanics and Anisotropy. London: Geological Society, 2011. Vol. 360. Р. 175–192.
    11. Медведев П.Н., Тренинков И.А., Филонова Е.В., Лукина Е.А. Формирование кристаллографической текстуры и структуры жаропрочных никелевых сплавов в процессе СЛС // III Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее»: Материалы конф. (Москва, 23 марта 2017 г.).  М.: ВИАМ, 2017. С. 12.
    12. Тренинков И.А., Филонова Е.В., Медведев П.Н., Лукина Е.А. Закономерности формирования текстуры и микроструктуры в жаропрочном никелевом сплаве в процессе селективного лазерного сплавления // Новости материаловедения. Наука и техника: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №1–2 (29). Ст. 02. URL: http://www.materialsnews.ru (дата обращения: 13.09.2019).
    13. Тренинков И.А., Филонова Е.В., Медведев П.Н., Лукина Е.А. Исследование кристаллографической текстуры в жаропрочном никелевом сплаве после селективного лазерного сплавления и термической обработки // Материаловедение и термическая обработка металлов. 2019. №2 (764). С. 65–68.
    14. Donachie M.J., Donachie S.J. Superalloys: a technical guide. ASM International, 2002. 438 p.
    15. Исходжанова И.В., Бондаренко Ю.А., Лаптева М.А. Оценка структуры монокристаллического жаропрочного никелевого сплава, полученного при различных условиях направленной кристаллизации, с использованием методов количественного анализа видеоизображений // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №12. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 13.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-12-6-6.
    16. Сатыхов Р.Х., Дудкин А.А. Обработка изображений и идентификация объектов в системах технического зрения // Искусственный интеллект. 2006. Т. 3. С. 694–703.
    17. Поцепаев Р.В., Петров И.Б. Эффективный алгоритм предобработки изображений для структурных методов распознавания рукописных символов // Исследовано в России. 2003. С. 181–190.
    18. Гончаров С.М., Суховей А.А. Этапы генерации уникальных ключевых последовательностей на основе папиллярного узора отпечатков пальцев // Доклады ТУСУРа. 2010. №1 (21). Ч. 1. С. 97–99.
    19. Ильясова Н.Ю., Казанский Н.Л., Корепанов А.О. Компьютерная технология восстановления пространственной структуры коронарных сосудов по ангиографическим проекциям // Компьютерная оптика. 2009. Т. 33. №3. С. 281.
    20. Местецкий Л.М. Скелетизация многосвязной многоугольной фигуры на основе дерева смежности и ее границы // Сибирский журнал вычислительной математики. 2006. Т. 9. №3. С. 299–314.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-19-29

УДК: 669.715:669.884

Страницы: 19-29

М.С. Оглодков1, Н.Д. Щетинина1, А.С. Рудченко1, М.Д. Пантелеев1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ АЛЮМИНИЙ-ЛИТИЕВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ (обзор)

Представлен обзор публикаций в области развития и применения современных алюминий-литиевых сплавов в конструкциях изделий авиационной и космической техники. Данный обзор обобщает исследования, посвященные влиянию легирующих элементов, параметров термической обработки и обработки давлением на фазовый состав, структуру и свойства полуфабрикатов и изделий из сплавов системы Al–Cu–Li. Рассмотрены также наиболее перспективные методы их сварки, такие как сварка трением с перемешиванием и лазерная сварка.

Ключевые слова: сплавы системы Al–Cu–Li, легирование, фазовый состав, старение, коррозионная стойкость, механические свойства.

Список литературы

    1. Kablov E.N. Materials and Chemical Technologies for Aircraft Engineering // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2012. Vol. 82. No. 6. P. 520–530.
    2. Rambabu P., Prasad E.N., Kutumbarao V.V., Wanhill R.J.H. Aluminium Alloys for Aerospace Applications, Aerospace Materials and Material Technologies. Singapore: Springer Science and Business Media, 2017. Vol. 1. P. 29–52.
    3. Prasad E.N., Gokhale A.A., Wanhill R.J.H. Aluminium–Lithium Alloys, Aerospace Materials and Material Technologies. Singapore: Springer Science and Business Media, 2017. Vol. 1. P. 53–72.
    4. Rioja R.J., Bretz P.E., Sawtell R.R. et al. Precipitation Reactions, Strength and Toughness of Al–Li–Cu Alloys // Aluminum Alloys: Their Physical and Mechanical Properties. 1986. Vol. 3. Р. 1781–1797.
    5. Rioja R.J., Liu J. The Evolution of Al–Li Base Products for Aerospace and Space Applications // Metallurgical and Materials Transactions A. 2012. Vol. 43. No. 9. Р. 25–37.
    6. Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю. Перспективные свариваемые алюминий-литиевые сплавы третьего поколения // Материалы и технологии нового поколения для перспективных изделий авиационной и космической техники: сб. докл. II Междунар. науч.-технич. конф. М.: ВИАМ, 2015. Cт. 02.
    7. Airware® 2050-T84 Plate: Constellium Soft Alloys Europe [Электронный ресурс]. URL: https://www.arconic.com/hard_alloy_extrusions/catalog/pdf/alloy2099techs... (дата обращения: 09.03.2019).
    8. Niedzinski М. The evolution of constellium Al–Li alloys for space launch and crew module applications // Light Metal Age. South San Francisco: Fellom Publishing, 2019. P. 36.
    9. Airware® 2198-T8 Extrusions: Constellium Soft Alloys Europe [Электронный ресурс]. URL: https://www.constellium.com/sites/default/files/markets/airware_2065_t84... (дата обращения: 09.03.2019).
    10. Каблов Е.Н., Морозова Л.В., Григоренко И.Б., Жегина И.П., Фомина М.А. Исследование влияния коррозионной среды на процесс накопления повреждений и характер разрушения конструкционных алюминиевых сплавов 1441 и В-1469 при испытаниях на растяжение и малоцикловую усталость // Наука и технологии. 2017. №1. C. 41–48.
    11. Gayle F.W., Tack W.T., Heubaum F.H., Pickens J.R. High Strength aluminium alloy design and practice pickens // Sixth International Aluminium-Lithium Conference. Garmisch-Partenkirchen, 1991. P. 203–208.
    12. Бецофен С.Я., Лукин В.И., Долгова М.И., Пантелеев М.Д., Кабанова Ю.А. Фазовый состав, текстура и остаточные напряжения в соединениях из сплава В-1469, полученных сваркой трением с перемешиванием // Деформация и разрушение материалов. 2017. №11. С. 33–41.
    13.  Huang B.P., Zheng Z.Q. Effect of Li Content on Precipitation in Al–Cu–(Li)–Mg–Ag–Zr Alloys // Scripta Materialia. 1998. Vol. 38. No. 3. P. 357–362.
    14. Фридляндер И.Н., Чуистов К.В., Березина А.Л., Колобнев Н.И. Алюминий-литиевые сплавы. Структура и свойства. Киев: Наукова думка, 1992. 192 с.
    15. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Лукина Е.А., Сбитнева С.В. Изменение фазового состава в зависимости от режимов старения и структуры полуфабрикатов сплава В-1461 // Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. №6. С. 22–23.
    16. Cassada W.A., Shiflet G.J., Starke E.A. The Effect of Plastic Deformation on Al2CuLi (T1) // Metallurgical and Materials Transactions A. 1991. Vol. 22. No. 2. Р. 299–306.
    17. Karabin L.M., Bray G.H., Rioja R.L., Venema G.Al–Li–Cu–Mg–(Ag) products for lower wing skin applications. The Minerals, Metals and Materials Society. 2012. P. 529–534.
    18. Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю., Романенко В.А. Современные алюминиевые и алюминий-литиевые сплавы // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 195–211. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-195-211.
    19. Колобнев Н.И. История развития, фазовый состав и свойства сплавов системы Al–Cu–Li // Технология легких сплавов. 2015. №2. С. 46–52.
    20. Zhang S.-F., Zeng W.-D., Yang W.-H. et al. Ageing response of a Al–Cu–Li 2198 alloy // Materials and Design. 2014. Vol. 63. P. 368–374.
    21. Liu Q., Chen C.Z., Cui J.Z. Effect of copper content on mechanical properties and fracture behaviors of Al–Li–Cu alloy // Metallurgical and Materials Transactions A. 2005. Vol. 36. No. 9. Р. 1389–1394.
    22. Holroyd N.H., Scamans G.M., Newman R.C., Vasudevan A.K. Corrosion and stress corrosion of Aluminum Lithium alloys // Aluminum–Lithium alloys: processing, properties and applications. New York: Butterworth-Heinemann Publication, An Imprint of Elsevier Publications, 2014. Р. 457–500.
    23. Jiang N., Li J.-F., Zheng Z.-Q., Wei X.-Y., Li Y.-F. Effect of aging on mechanical properties and localized corrosion behaviors of Al–Cu–Li alloys // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2005. Vol. 15. No. 1. Р. 23–29.
    24. Shih J., Weyland M., Muddle B. Precipitation in a High-Strength Al–Cu–Li Alloy // Proceedings of the 12th International Conference on Aluminium Alloy. Yokohama, 2010. Р. 2375–2380.
    25. Kertz J.I., Gouma P.I., Buchheit R.G. Localized Corrosion Susceptibility of Al–Li–Cu–Mg–Zn alloy AF/C458 Due to interrupted quenching from solutionizing temperatures // Metallurgical and Materials Transactions A. 2001. Vol. 32A. Р. 2561–2573.
    26. Khokhlatova L.B., Kolobnev N.I., Samokhvalov S.V. Alloy Development: An Effect of Chemical Composition and Heat Treatment on Phase Composition and Properties of Al–Cu–Li–Zn alloy V-1461 with Zr, Sc Additives // Proceed of the 11-th International Conference on Aluminium Alloys. 2008. P. 234–240.
    27. Лукина Е.А., Алексеев А.А., Антипов В.В., Зайцев Д.В., Клочкова Ю.Ю. Применение диаграмм фазовых превращений при старении для оптимизации режимов старения в Al–Li-сплавах В-1469, 1441 [Электронный ресурс]. URL: https://www.viam.ru/public/files/2009/2009-205379.pdf (дата обращения: 06.08.2019).
    28. Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С., Клочкова Ю.Ю. Высокопрочные сплавы системы Al–Cu–Li с повышенной вязкостью разрушения для самолетных конструкций // Цветные металлы. 2013. №9. С. 66–70.
    29. Шамрай В.Ф., Клочкова Ю.Ю., Лазарев Э.М., Гордеев А.С., Клочков Г.Г., Сиротинкин В.П. Структура листов из сплава В-1469 с повышенными характеристиками вязкости разрушения // Металлы. 2015. №1. С. 76–82.
    30. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 1998. 448 с.
    31. Choia S.H., Barlat F. Prediction of macroscopic anisotropy in rolled aluminum-lithium sheet // Scripta Materialia. 1999. Vol. 41. No. 9. Р. 981–987.
    32. Longzhou M., Jianzhong C., Xiaobo Z.A. A Study on Improving the Cold-Forming Property of Al–Mg–Li Alloy 01420 // Advanced Performance Materials. 1994. Vol. 4. No. 1. Р. 105–114.
    33. Сетюков О.А., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Влияние кристаллографических ориентировок на свойства плит из Al–Li-сплавов В-1461 и 1424 // Технология легких сплавов. 2010. №1. С. 100–106.
    34. Клочкова Ю.Ю., Грушко О.Е., Ланцова Л.П., Бурляева И.П., Овсянников Б.В. Освоение в промышленном производстве полуфабрикатов из перспективного алюминийлитиевого сплава В-1469 // Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 8–12.
    35. Hales S.J., Hafley R.A. Texture and anisotropy in Al–Li alloy 2195 plate and near-net-shape extrusions // Materials Science and Engineering A. 1998. Vol. 257. No. 1. P. 153–164.
    36. Захаров В.В., Ростова Т.Д. Роль полос сдвига в листах из алюминиево-литиевых сплавов // Технология легких сплавов. 1996. №5. С. 35–39.
    37. Чуистов K.B. Локализация деформации и возможности ее устранения в сплавах с когерентной фазой выделения на основе Al–Li // Металлофизика. 1991. Т. 13. №7. С. 23–40.
    38. Zhu R.H., Liu Q., Li J.F. et al. Flow curve correction and processing map of 2050 Al−Li alloy // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018. No. 28. P. 404−414.
    39. Каблов Е.Н. Будущее авиации – за алюминий-литиевыми сплавами // Редкие земли. 2018. URL: http://rareearth.ru (дата обращения: 06.08.2019).
    40. Chaturvedi M.C. Welding and joining of aerospace materials. Woodhead Publishing Limited, 2012. P. 75–103.
    41. Лукин В.И., Иода Е.Н., Пантелеев М.Д., Скупов А.А. Особенности лазерной сварки высокопрочных алюминий-литиевых сплавов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №10 (46). Ст. 07. URL: www.viam-works.ru (дата обращения: 01.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-10-7-7.
    42. Шиганов И.Н., Холопов А.А., Трушников А.В., Иода Е.Н., Пантелев М.Д., Скупов А.А. Лазерная сварка высокопрочных алюминий-литиевых сплавов с присадочной проволокой // Сварочное производство. 2016. №6. С. 44–50.
    43. Лукин В.И., Оспенникова О.Г., Иода Е.Н., Пантелев М.Д. Сварка алюминиевых сплавов в авиакосмической промышленности // Сварка и диагностика. 2013. №2. С. 47–52.
    44. Скупов А.А., Пантелеев М.Д., Иода Е.Н. Структура и свойства сварных соединений сплавов В-1579 и В-1481, выполненных лазерной сваркой // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №7 (55). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 20.06.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-7-7-7.
    45. Каблов Е.Н., Лукин В.И., Антипов В.В., Иода Е.Н., Пантелеев М.Д., Скупов А.А. Эффективность применения присадочных материалов при лазерной сварке высокопрочных алюминий-литиевых сплавов // Сварочное производство. 2016. №10. C. 17–21.
    46. Сергеева Е.В. Сварка трением с перемешиванием в авиакосмической промышленности (обзор) // Автоматическая сварка. 2013. №5. С. 58–62.
    47. Tao Y., Ni D.R., Xiao B.L. et al. Origin of unusual fracture in stirred zone for friction stir welded 2198-T8 Al–Li alloy joints // Materials Science & Engineering. 2017. Vol. 693. P. 1–13.
    48. Каблов Е.Н., Лукин В.И., Оспенникова О.Г. Сварка и пайка в авиакосмической промышленности // Сварка и безопасность: матер. Всерос. науч.-практ. конф. Якутск, 2012. С. 21–30.
    49. Лукин В.И., Иода Е.Н., Пантелеев М.Д., Скупов А.А. Влияние термической обработки на характеристики сварных соединений высокопрочных алюминийлитиевых сплавов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. №4. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 17.04.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-4-6-6.
    50. Yu E.M., Zhen Q.Z., Bao Q.L., Li W.Y. Mechanical properties and fatigue crack growth rates in friction stir welded nugget of 2198-T8 Al–Li alloy joints // Materials Science & Engineering. 2013. Vol. 563. P. 41–47.
    51. Chong G., Zhixiong Z., Han J., Li H. Correlation of microstructure and mechanical properties in friction stir welded 2198-T8 Al–Li alloy // Materials Science & Engineering. 2015. Vol. 639. P. 489–499.
    52. Dhondt M., Aubert I., Saintier S., Olive J.-M. Mechanical behavior of periodical microstructure induced by friction stir welding on Al–Cu–Li 2050 alloy // Materials Science & Engineering. 2015. Vol. 644. P. 69–75.
    53. Бецофен С.Я., Сбитнева С.В., Пантелеев М.Д., Бакрадзе М.М., Долгова М.И., Кабанова Ю.В. Исследование формирования фазового состава сплава системы Al–Cu–Li В-1469 в процессе сварки трением с перемешиванием // Металлы. 2018. №6. С. 54–63.
    54. Романенко В.А., Клочкова Ю.Ю., Клочков Г.Г., Бурляева И.П. Прессованная панель из алюминий-литиевого сплава В-1469 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №8. Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 11.04.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-1-1.
    55. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    56. Лукин В.И., Кулик В.И., Бецофен С.Я., Лукина Е.А., Шаров А.В., Пантелеев М.Д., Саморуков М.Л. Сварка трением с перемешиванием полуфабрикатов высокопрочного алюминий-литиевого сплава В-1469 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №12 (60). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 13.05.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-12-2-2.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-30-37

УДК: 669.245

Страницы: 30-37

Е.Н. Каблов1, О.С. Кашапов1, П.Н. Медведев1, Т.В. Павлова1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХФАЗНОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Ti–Al–Sn–Zr–Si–β-СТАБИЛИЗАТОРЫ

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований кованых прутков из двухфазного титанового сплава системы Ti–Al–Sn–Zr–Si–β-стабилизаторы. Особенностью исследованного сплава является достаточно высокий уровень легирования элементами, стабилизирующими β-фазу: композицию сплава подбирали таким образом, чтобы обеспечить после закалки в воде ромбический мартенсит. Исследования проводили на прутках, кованых при температуре двухфазной области. В процессе работы проведен рентгеноструктурный фазовый анализ материала прутков после закалки, старения и отжига; определены характеристики кратковременной прочности и исследована микроструктура материала.

Ключевые слова: титановые сплавы, мартенсит, прочность, микроструктура, твердорастворное упрочнение, дисперсионное упрочнение.

Список литературы

    1. Солонина О.П., Глазунов С.Г. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976. 448 с.
    2. Павлова Т.В., Кашапов О.С., Кондратьева А.Р., Калашников В.С. Возможности по расширению области применения сплава ВТ8-1 для дисков и рабочих колес компрессора // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №3 (39). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-3-5-5.
    3. Xuemei Y., Hongzhen G., Zekun Y., Shichong Y. Effect of isothermal forging strain rate on microstructures and mechanical properties of BT25y titanium alloy // Materials Science & Engineering A. 2016. Vol. 673. P. 355–361. DOI: 10.1016/j.msea.2016.07.084.
    4. Луценко А.Н., Славин А.В., Ерасов В.С., Хвацкий К.К. Прочностные испытания и исследования авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 527–546. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-527-546.
    5. Lutjering G., Williams J.C. Titanium. 2nd ed. Verlag;Berlin; Heidelberg: Springer, 2007. 449 p.
    6. Bache M.R., Evans W.J., Suddell B., Herrouin F.R.M. The effects of texture in titanium alloys for engineering components under fatigue // International Journal of Fatigue. 2001. Vol. 23. P. 153–159.
    7. Titanium and Titanium Alloys. Fundamentals and Applications / ed. Ch. Leyens, M. Peters. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003. 513 p.
    8. Xu J., Zeng W., Zhou D. et al. Influence of alpha/beta processing on fracture toughness for a two-phase titanium alloy // Materials Science & Engineering A. 2018. Vol. 731. P. 85–92. DOI: 10.1016/j.msea.2018.06.035.
    9. Alluaibi M.H., Cojocaru V.D. Effect of thermomechanical processing and heat treatment on the microstructure evolution of the Ti-6246 alloy // Materials Science and Engineering. Conference Series. 2018. No. 454. DOI: 10.1088/1757-899X/454/1/012040.
    10. Heutling F., Helm D., Büscher M. et al. Prediction of tensile properties of beta-forged Ti-6246 engine compressor disks // Proceedings of the 13th World Conference on Titanium. The minerals, metals & materials society, 2016. P. 1875–1880.
    11. Evans D.J., Broderick T.F., Woodhouse J.B., Hoenigman J.R. On the synergism of α2 and sislicides in Ti–6Al–Sn–2Cr–2Zr–2Mo–Si // Titanium`95: Science and Technology. 1995. P. 2413–2420.
    12. Zhang X.D., Evans D.J., Baeslack W.A., Fraser H.L. Effect of long term aging on the microstructural stability and mechanical properties of Ti–6Al–2Cr–2Mo–2Sn–2Zr alloy // Materials Science and Engineering. 2003. Vol. A344. P. 300–311.
    13. Кашапов О.С., Павлова Т.В., Калашников В.С., Кондратьева А.Р. Исследование влияния содержания легирующих элементов на свойства высокопрочного жаропрочного псевдо-α-сплава ВТ46 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №9 (45). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-9-6-6.
    14. Путырский С.В., Арисланов А.А., Яковлев А.Л., Ночовная Н.А. Исследование механических свойств деформированных полуфабрикатов сплавов ВТ23М и ВТ43, оценка их климатической стойкости в условиях арктического климата // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №4 (64). Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-4-101-110.
    15. Моисеев В.Н. Высокопрочные титановые сплавы в самолетостроении. 2001. 13 с. [Электронный ресурс]. URL: https://viam.ru/public/files/2001/2001-203458.pdf (дата обращения: 31.08.2019).
    16. Кашапов О.С., Павлова Т.В., Калашников В.С., Заводов А.В. Явление образования и низкотемпературного распада метастабильных твердых растворов с выделением дисперсных частиц третичной α-фазы в жаропрочных титановых сплавах // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №8 (68). Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-8-3-22.
    17. Каблов Е.Н. Ключевая проблема – материалы // Тенденции и ориентиры инновационного развития России. М.: ВИАМ, 2015. С. 458–464.
    18. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    19. Каблов Е.Н., Кашапов О.С., Павлова Т.В., Ночовная Н.А. Разработка опытно-промышленной технологии изготовления полуфабрикатов из псевдо-α-титанового сплава ВТ41 // Титан. 2016. №2 (52). С. 33–42.
    20. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. №2 (14). С. 16–21.
    21. Каблов Е.Н. Материалы и технологии ВИАМ для «Авиадвигателя» // Пермские авиационные двигатели. 2014. №31. С. 43–47.
    22. Vacuum Melting and Remelting processes: ASM Handbook. ASM International, 2008. Vol. 15: Casting. 1226 p. DOI: 10.31399/asm.hb.v15.9781627081870.
    23. Patel A., Fiore D. On the Modeling of Vacuum Arc Remelting Process in Titanium Alloys // Materials Science and Engineering. Conference Series. 2016. Vol. 143. DOI:10.1088/1757-899X/143/1/012017.
    24. Давыденко Л.В., Егорова Ю.Б., Чибисова Е.В. Статистическое сопоставление механических свойств титановых сплавов разных классов // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. Т. 2. №1 (15). С. 35–38.
    25. Gupta R.K., Kumar V.A., Chhangani S. Study on Variants of Solution Treatment and Aging Cycle of Titanium Alloy Ti6Al4V // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25. P. 1492–1501. DOI: 10.1007/s11665-016-1993-8.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-38-44

УДК: 669.295

Страницы: 38-44

А.В. Пескова1, Д.И. Сухов1, П.Б. Мазалов1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА ТИТАНОВОГО СПЛАВА  ВТ6, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДАМИ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Представлен краткий обзор получения изделий методами аддитивных технологий. Проведены исследования исходной металлопорошковой композиции, при которых определены микроструктура, химический и гранулометрический состав. Выполнены металлографические исследования выращенных образцов из титанового сплава ВТ6, полученных методами селективного лазерного сплавления (СЛС), прямого лазерного выращивания (ПЛВ) и селективного электронно-лучевого сплавления (СЭЛС). Кроме того, проведено сравнение с традиционными методами получения изделий.

Ключевые слова: титановый сплав, прямое лазерное выращивание, селективное лазерное сплавление, микроструктура, металлопорошковая композиция.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    2. Каблов Е.Н. Материалы и технологии ВИАМ для «Авиадвигателя» // Пермские авиационные двигатели. 2014. №31. С. 43–47.
    3. Gu D.D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser Additive Manufacturing of Metallic Components: Materials, Processes, and Mechanisms // International Materials Reviews. 2012. Vol. 57. P. 137–164.
    4. Соломонов В.В., Туричин Г.А., Земляков Е.В., Бабкин К.Д., Климова-Косрмик О.Г. Прямое лазерное выращивание изделий из порошковых материалов: принцип, оборудование и материалы // Технические науки в России и за рубежом: материалы VI Mеждунар. науч. конф. (Москва, нояб. 2016 г.). М.: Буки-Веди, 2016. С. 34–37.
    5. Каблов Е.Н. На перекрестке науки, образования и промышленности // Эксперт. 2015. №15 (941). С. 49–53.
    6. Соломонов В.В. Прямое лазерное выращивание из титановых сплавов: сравнение методов получения изделий из порошка и проволоки // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы VI Междунар. науч. конф. (Санкт-Петербург, июль 2018 г.). СПб.: Свое издательство, 2018. С. 44–49.
    7. Иноземцев А.А., Башкатов И.Г., Коряковцев А.С. Титановые сплавы в изделиях разработки ОАО «Авиадвигатель» // Современные титановые сплавы и проблемы их развития. М.: ВИАМ, 2010. С. 43–46.
    8. Дудихин Д.В., Сапрыкин А.А. Способы получения сферических порошков для аддитивных лазерных технологий // Masters Journal. 2016. №1. С. 51–55.
    9. ASTM B213. Standard Test Methods for Flow Rate of Metal Powders Using the Hall Flowmeter Funnel. URL: https://www.astm.org/Standards/B213.htm (дата обращения: 13.09.2019).
    10. Попов А.С., Баранов Д.А., Дяговцов И.А., Мурзин С.П., Щедрин Е.Ю. Сравнительные металлографические исследования образцов, полученных технологией прямого лазерного выращивания // Машиностроение и машиноведение. 2017. №1. С. 1101–1105.
    11. Панин П.В., Дзунович Д.А., Алексеев Е.Б. Способы описания фазового состава титановых сплавов, дополнительно легированных водородом (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №3. Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-3-3-3.
    12. Панин П.В., Дзунович Д.А., Алексеев Е.Б. Фазовый состав и структура титанового сплава ВТ6, дополнительно легированного водородом, после вакуумного отжига // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №2 (38). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-2-5-5.
    13. Baufeld B., Biest O., Gault R., Ridgway K. Manufacturing Ti–6Al–4V components by Shaped Metal Deposition: Microstructure and mechanical properties // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2011. Vol. 26. P. 9–13. DOI: 10.1088/1757–899X/26/1/012001.
    14. Довбыш В.М., Забеднов П.В., Зленко М.А. Аддитивные технологии и изделия из металла. М.: НАМИ, 2015. С. 29–31.
    15. Cotteleer M., Joyce J. 3D Opportunity Additive manufacturing paths to performance, innovation, and growth // Deloitte review issue. 2014. Vol. 14. P. 9–12.
    16. Хорев А.И. Титановые сплавы для авиакосмической техники и перспектива их развития // Авиационные материалы и технологии. 2002. Вып.: Перспективные алюминиевые, магниевые и титановые сплавы для авиакосмической техники. С. 11–32.
    17. Ночовная Н.А., Панин П.В. Формирование фазового состава и структуры в титановых сплавах ВТ5, ВТ20 и ВТ6 при термоводородной обработке и пластической деформации // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №9 (57). Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 29.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-9-1-1.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-45-53

УДК: 669.018.95

Страницы: 45-53

В.В. Антипов1, Н.Ю. Серебренникова1, А.Н. Коновалов1, Ю.Н. Нефедова1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ СЛОИСТЫХ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Приведены экспериментальные значения механических характеристик слоистых металлополимерных материалов на основе тонких листов из алюминиевых и алюминий-литиевых сплавов и полимерных слоев, состоящих из клеевых связующих с высокопрочными высокомодульными армирующими волокнами (стеклянными, органическими, угольными). Показаны преимущества, возможности применения и недостатки каждого вида материалов: алюмоорганопластиков АЛОР, алюмоуглепластиков АЛКАР, алюмостеклопластиков СИАЛ и их зарубежных аналогов ARALL, CARALL, GLARE.

Ключевые слова: металлополимерные материалы, алюмостеклопластик СИАЛ, алюмоорганопластик АЛОР, алюмоуглепластик АЛКАР, алюминий-литиевый сплав.

Список литературы

    1. Бецофен С.Я., Антипов В.В., Князев М.И. Сплавы систем Al–Cu–Li и Al–Mg–Li: фазовый состав, текстура и анизотропия механических свойств (обзор) // Деформация и разрушение материалов. 2015. №11. С. 10–26.
    2. Lynch S.P., Wanhill R.J., Byrnes R.T., Bray G.H. Fracture toughness and fracture modes of aerospace aluminum-lithium alloys // Alluminum-lithium alloys. Processing, properties and applications. Elsivier Inc., 2014. P. 416–456.
    3. Каблов Е.Н. ВИАМ: Продолжение пути // Наука в России. 2012. №11. С. 16–21.
    4. Гуняев Г.М., Железина Г.Ф., Ильченко С.И. Слоистые металлополимерные композиты на основе алюминиевых и титановых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2002. Вып.: Полимерные композиционные материалы. С. 50–58.
    5. Фридляндер И.Н., Колобнев Н.И., Сандлер В.С. Алюминий-литиевые сплавы // Машиностроение: энциклопедия в 40 т. М.: Машиностроение, 2001. Т. II-3: Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / под ред. И.Н. Фридляндера, Е.Н. Каблова. С. 156–185.
    6. Podzhivotov N.Y., Kablov E.N., Antipov V.V., Erasov V.S., Serebrennikova N.Y., Abdullin M.R., Limonin M.V. Laminated metal-polymeric materials in structural elements of aircraft // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8 (2). Р. 211–221. DOI: 10.1134/S2075113317020198.
    7. Fibre Metal Laminates / еd. by A. Vlot, J.W. Gunnik. Academic Publishers, 2001. Р. 527.
    8. Gunnink J.W., Vlot A., De Vries T.J., Van Der Hoeven W. GLARE technology development 1997–2000 // Applied Composite Materials. 2002. Vol. 9. Issue 4. Р. 201–219.
    9. Gunnink J.W. Hybrid Structures, The New Standard for Advanced Primary Aircraft Structures // AeroMat 2007: 25 Years of Aerospace Evolution: Materials, Design, Manufacturing, Certification (Baltimore, June 25–28, 2007). 2007. P. 10.
    10. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    11. Постнов В.И., Сенаторова О.Г., Каримова С.А., Павловская Т.Г., Железина Г.Ф., Казаков И.А., Абрамов П.А., Постнова М.В., Котов О.Е. Особенности формования крупногабаритных листов металлополимерных КМ, их структура и свойства // Авиационные материалы и технологии. 2009. №4. С. 23–32.
    12. Постнов В.И., Сенаторова О.Г., Железина Г.Ф., Казаков И.А., Абрамов П.А., Герасимов В.А., Постнова М.В. Опыт применения МПКМ АЛОР Д16/41 в носовой части крыла самолета Ан-124-100 // Авиационные материалы и технологии. 2009. №4. С. 8–17.
    13. Beumler Th. Flying GLARE: thesis, PhD. Delft University of Technology, 2004. 460 p.
    14. Schijve J. Crack stoppers and ARALL laminates // Engineering Fracture Mechanics. 1990. Vol. 31. No. 2. P. 405–421.
    15. Teply J.L., Barbero E.J., Reddy J.N. Bending, vibration and stabllity of ARALL® laminates using a generalized laminate plate theory // Intetnational Journal of Solids Structures. 1991. Vol. 27. No. 5. P. 585–599.
    16. Vlot A. Glare history of development of a new aircraft material. Kluwer Academic Publishers, 2001. P. 222.
    17. Войнов С.И., Железина Г.Ф., Соловьева Н.А. Влияние исходных компонентов на механические характеристики слоистого металлополимерного композиционного материала «алюминий–углепластик» // Материаловедение. 2017. №5. С. 38–42.
    18. Войнов С.И., Железина Г.Ф., Ильичев А.В., Соловьева Н.А. Исследование механических характеристик слоистого металлополимерного композиционного материала на основе листов алюминия и слоев углепластика // Вопросы материаловедения. 2018. №4 (96). С. 86–96.
    19. Wang W.X., Takao Y., Matsubara T. Galvanic corrosion-resistant carbon fiber metal laminates // 16th International Conference on Composite Materials. 2007. Р. 10.
    20. Lin C.T., Kao P.W., Yang F.S. Fatigue behaviour of carbon fibre-reinforced aluminium laminates // Composites. 1991. Vol. 22. Issue 2. P. 135–141.
    21. Almeida R.S., Damato C.A., Botelho E.C. et al. Effect of surface treatment on fatigue behavior of metal/carbon fiber laminates // Journal of Materials Science. 2008. No. 43. Р. 3173–3179.
    22. Войнов С.И., Железина Г.Ф., Павловская Т.Г., Волков И.А. Проблема контактной коррозии при создании слоистых металлополимерных композиционных материалов на основе алюминия и углепластика // Вопросы материаловедения. 2016. №1 (85). С. 127–133.
    23. Войнов С.И., Железина Г.Ф., Волков И.А., Соловьева Н.А. Ингибиторы коррозии в составе слоистого металлополимерного композиционного материала на основе алюминия и углепластика // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №4 (52). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.08.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-4-6-6.
    24. Marissen R. Flight simulation behaviour of aramidreinforced aluminium laminates (ARALL) // Engineering Frocfure Mechanics. 1984. Vol. 19. No. 2. P. 261–277.
    25. Лукина Н.Ф., Дементьева Л.А., Сереженков А.А., Котова Е.В., Сенаторова О.Г., Сидельников В.В. Клеевые препреги и композиционные и слоистые алюмополимерные материалы на их основе // Российский химический журнал. 2010. Т. LIV. №1. С. 53–56.
    26. Фридляндер И.Н., Аниховская Л.И., Сенаторова О.Г. и др. Клееные металлические и слоистые композиты // Машиностроение: энциклопедия в 40 т. М.: Машиностроение, 2001. Т. II-3: Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы / под ред. И.Н. Фридляндера, Е.Н. Каблова. С. 814–832.
    27. Каблов Е.Н., Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Лукина Н.Ф. Новый класс слоистых алюмостеклопластиков на основе алюминий-литиевого сплава 1441 с пониженной плотностью // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2011. №SP2. С. 174–184.
    28. Орешко Е.И., Ерасов В.С., Подживотов Н.Ю., Луценко А.Н. Расчет на прочность гибридной панели крыла на базе листов и профилей из высокопрочного алюминий-литиевого сплава и слоистого алюмостеклопластика // Авиационные материалы и технологии. 2016. №1 (40). С. 53–61. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-1-53-61.
    29. Фридляндер И.Н. Современные алюминиевые, магниевые сплавы и композиционные материалы на их основе // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. №7. С. 24–29.
    30. Vlot A., Grunnink J.W. Fibre Metal Laminates an introduction. Kluwer Academic Publishers, 2001. P. 527.
    31. Parka S.Y., Choi W.J., Choi C.H., Choi H.S. Effect of drilling parameters on hole quality and delamination of hybrid GLARE laminate // Composite Structures. 2018. Vol. 185. P. 684–698.
    32. Borgonje B., Ypma M.S. Long term behaviour of GLARE // Applied Composite Materials. 2003. No. 10. P. 243–255.
    33.  Heinimann M., Bucci R., Kulak M., Garratt M. Improving damage tolerance of aircraft structures through the use of selective reinforcement // Proceedings of the 23rd Symposium of International Committee on Aeronautical Fatigue. 2005. P. 197–208.
    34. Конструкционные и жаропрочные сплавы системы Al–Cu–Mn // Машиностроение: энциклопедия в 40 т. М.: Машиностроение, 2001. Т. II-3: Цветные металлы и сплавы. Сплавы типа дуралюмин / под ред. И.Н. Фридляндера, Е.Н. Каблова. С. 57–76.
    35. Дуюнова В.А., Нечайкина Т.А., Оглодков М.С., Яковлев А.Л., Леонов А.А. Перспективные разработки в области легких материалов для современной авиакосмической техники // Технология легких сплавов. 2018. №4. С. 28–43.
    36. Антипов В.В., Коновалов А.Н., Серебренникова Н.Ю., Сомов А.В., Нефедова Ю.Н. Влияние структуры на огнестойкость и огненепроницаемость алюмостеклопластиков класса СИАЛ и возможности применения данных материалов в авиастроении // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №1 (73). Ст. 05. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 17.06.2019). DOI: 18577/2307-6046-2019-0-1-40-46.
    37. Подживотов Н.Ю., Каблов Е.Н., Антипов В.В., Ерасов В.С., Серебренникова Н.Ю. и др. Слоистые металлополимерные материалы в элементах конструкции воздушных судов // Перспективные материалы. 2016. №10. С. 5–19.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-54-63

УДК: 666.762.14

Страницы: 54-63

В.Г. Бабашов1, В.Г. Максимов1, Н.М. Варрик1, О.Н. Самородова1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МУЛЛИТА

С применением методов рентгенофазового и локального рентгеноспектрального анализа, а также растровой электронной микроскопии исследованы фазовый состав и структура керамических композиционных материалов на основе муллита, модифицированного оксидом циркония (в том числе содержащих алюмооксидное волокно), полученных методами прессования, пропитки и термообработки. Исследованы физико-механические свойства образцов. Анализ поверхности излома образцов позволил выявить дефекты, снижающие механическую прочность материала. Материалы данного класса перспективны для применения в качестве теплозащитных материалов, а также в качестве термостойких конструкционных материалов для различных узлов оборудования, работающего при повышенных температурах.

Ключевые слова: керамический композиционный материал, муллит, оксид циркония, волокно, матрица, термостойкий керамический композит, алюмосиликатные волокна.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. На перекрестке науки, образования и промышленности // Эксперт. 2015. №15 (941). С. 49–53.
    2. Евдокимов С.А., Щеголева Н.Е., Сорокин О.Ю. Керамические материалы в авиационном двигателестроении (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №12 (72). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 24.05.2019). DOI: 10.8577/2307-6046-2018-0-12-54-61.
    3. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2014. №3. С. 8–13.
    4. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. №2 (14). С. 16–21.
    5. Гращенков Д.В. Стратегия развития неметаллических материалов, металлических композиционных материалов и теплозащиты // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 264–271. DOI: 10.8577/2071-9140-2017-0-S-264-271.
    6. Бучилин Н.В., Люлюкина Г.Ю. Особенности спекания высокопористых керамических материалов на основе оксида алюминия // Авиационные материалы и технологии. 2016. №4 (45). С. 40–46. DOI: 10.8577/2071-9140-2016-0-4-40-46.
    7. Bao Y., Nicholson P. AlPO4-coated Mullite/Alumina Fiber Reinforced Reaction-bonded Mullite Composites // Journal of the European Ceramic Society. 2008. Vol. 28. No. 16. P. 3041–3048.
    8. Ruggles-Wrenn M.B., Laffey P.D. Creep Behavior in Interlaminar Shear of Nextel720/alumina Ceramic Composite at Elevated Temperature in Air and in Steam // Composites Science and Technology. 2008. Vol. 68. No. 10–11. P. 2260–2266.
    9. Method of Producing a Multi-layer Ceramic Fiber Insulation Tile: pat. US6699342. No. 10/431494; filed 07.05.03; publ. 02.03.04.
    10. High Strength Light-Weight Ceramic Insulator: pat. US6444600. No. 09/613156; filed 10.07.00; publ. 03.09.02.
    11. Hybrid Composite Materials: pat. US7279230. No. 10/784311; filed 23.02.04; publ. 09.10.07.
    12. Способ получения порошка керамического композиционного материала: пат. 2292320 Рос. Федерация. №2005125772/03; заявл. 15.08.05; опубл. 27.01.07.
    13. Способ получения керамического изделия: пат. 2486159 Рос. Федерация. №2011125560/03; заявл. 22.06.11; опубл. 27.06.13.
    14. Способ получения керамического композиционного изделия: пат. 2412134 Рос. Федерация. №2009135319; заявл. 23.09.09; опубл. 20.02.11.
    15. Бабашов В.Г., Бутаков В.В., Басаргин О.В., Никитина В.Ю., Щеглова Т.М. Оценка анизотропии материала ВТИ-16 путем сопоставления прочности при растяжении образцов, вырезанных в продольном и поперечном направлении // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №7. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 24.05.2019). DOI: 10.8577/2307-6046-2015-0-7-9-9.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-64-69

УДК: 666.7

Страницы: 64-69

А.В. Соколов1, Г.И. Дейнега1, Н.А. Кузьмина1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ Sc2O3 НА ТЕМПЕРАТУРУ СПЕКАНИЯ И СВОЙСТВА ОКСИДНОЙ КЕРАМИКИ СИСТЕМЫ ZrO2–Y2O3

Керамика системы ZrO2–Y2O3 обладает рядом уникальных свойств и находит широкое применение при производстве деталей сборочных единиц газотурбинных двигателей. Поэтому к ней предъявляются высокие требования по огнеупорности и стойкости к применяемым расплавам. Однако керамика данной системы имеет существенный недостаток – высокую температуру спекания, что затрудняет ее широкое применение на предприятиях двигателестроения из-за отсутствия требуемого оборудования. В данной работе рассмотрена возможность понижения температуры спекания керамики системы ZrO2–Y2O3при помощи введения спекающей добавки Sc2O3.

Ключевые слова: огнеупор, оксидная керамика, спекающие добавки, оксид иттрия, оксид циркония, оксид скандия.

Список литературы

    1. Жигачев А.О., Головин Ю.И., Умрихин А.В. и др. Керамические материалы на основе диоксида циркония / под общ. ред. Ю.И. Головина. М.: Техносфера, 2018. 358 с.
    2. Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композиционные материалы. Механика и технология: пер. с англ. М.: Техносфера, 2004. 408 с.
    3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    4. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Ломберг Б.С., Сидоров В.В. Приоритетные направления развития технологий производства жаропрочных материалов для авиационного двигателестроения // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2013. №3. С. 47–54.
    5. Колядов Е.В., Висик Е.М., Герасимов В.В., Аргинбаева Э.Г. Влияние параметров направленной кристаллизации на структуру и свойства интерметалидных сплавов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №3 (75). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-3-14-26.
    6. Герасимов В.В., Петрушин Н.В., Висик Е.М. Усовершенствование сплава и разработка технологии литья монокристаллических лопаток из жаропрочного интерметаллидного сплава // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №3. Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-3-1-1.
    7. Каблов Е.Н., Фоломейкин Ю.И., Столярова В.Л., Лопатин С.И. Процессы взаимодействия ниобий-кремниевого расплава с огнеупорной керамикой // Журнал общей химии. 2016. Т. 86. №9. С. 1542–1546.
    8. Герасимов В.В., Демонис И.М. Формирование композиционной структуры в эвтектических сплавах при получении лопаток ГТД // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2013. №6. Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019).
    9. Кащеев И.Д., Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Химическая технология огнеупоров: учеб. пособие. М.: Интермет Инжиниринг, 2007. 752 с.
    10. Оковитый В.В. Выбор оксидов для стабилизации диоксида циркония при получении теплозащитных покрытий // Наука и техника. 2015. №5. С. 27–32.
    11. Балкевич В.Л. Техническая керамика: учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1984. 256 с.
    12. Житнюк С.В. Влияние спекающих добавок на свойства керамики на основе карбида кремния (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №3 (75). Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-3-79-86.
    13. Обухова А.В., Кузнецова Л.И., Бондаренко Г.Н., Фетисова О.Ю., Мазурова Е.В., Кузнецов П.Н. Формирование оксидных фаз Zr–La–O при термохимическом превращении модифицированного гидроксида циркония // Стекло и керамика. 2019. №4. С. 22–27.
    14. Лукин Е.С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Часть V. Плотная химически стойкая керамика на основе оксида иттрия, скандия, алюминия // Огнеупоры и техническая керамика. 1996. №12. С. 2–6.
    15. Рутман Д.С., Торопов Ю.С., Плинер С.Ю., Неуймин А.Д., Полежаев Ю.М. Высокоогнеупорные материалы из диоксида циркония. М.: Металлургия, 1985. 136 с.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-70-78

УДК: 666.7

Страницы: 70-78

И.О. Беляченков1, Н.Е. Щеголева1, А.С. Чайникова1, М.Л. Ваганова1, А.А. Шавнев1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ВЛИЯНИЕ СПЕКАЮЩИХ И МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ПРОЦЕСС СПЕКАНИЯ И СВОЙСТВА НИТРИДОКРЕМНИЕВОЙ КЕРАМИКИ

Методом горячего прессования получены образцы нитридокремниевой керамики с комплексными оксидными спекающими добавками (Al2O3+Y2O3, Al2O3+CeO2). Полученные образцы характеризуются относительной плотностью более 98%. В состав керамики вводили модифицирующую добавку многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) с целью снижения коэффициента трения. Выявлено, что интенсивное спекание образцов с добавкой Al2O3+Y2O3 начинается при более низких температурах, чем спекание образцов со спекающей композицией Al2O3+CeO2. Введение МУНТ в состав материала приводит к повышению температуры начала спекания. Установлено, что введение МУНТ в нитридокремниевую керамику со спекающей композицией Al2O3+Y2O3 позволяет снизить коэффициент трения в паре со сталью, однако это приводит к увеличению износа керамического материала.

Ключевые слова: нитрид кремния, углеродные нанотрубки, сухие смазки, горячее прессование, гибридные подшипники.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    2. Каблов Е.Н., Гращенков Д.В., Щеголева Н.Е., Орлова Л.А., Суздальцев Е.И. Радиопрозрачная стеклокерамика на основе стронций-алюмосиликатного стекла // Огнеупоры и техническая керамика. 2016. №6. С. 31–38.
    3. Севастьянов В.Г., Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Гращенков Д.В., Солнцев С.Ст., Ермакова Г.В., Прокопченко Г.М., Каблов Е.Н., Кузнецов Н.Т. Получение нитевидных кристаллов карбида кремния с применением золь-гель метода в объеме SiC-керамики // Композиты и наноструктуры. 2014. Т. 6. №4. С. 198–211.
    4. Каблов Е.Н., Жестков Б.Е., Гращенков Д.В., Сорокин О.Ю., Лебедева Ю.Е., Ваганова М.Л. Исследование окислительной стойкости высокотемпературного покрытия на SiC-материале под воздействием высокоэнтальпийного потока // Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55. №6. С. 704–711.
    5. Евдокимов С.А., Щеголева Н.Е., Сорокин О.Ю. Керамические материалы в авиационном двигателестроении (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №12 (72). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.03.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-54-61.
    6. Громов В.И., Курпякова Н.А., Коробова Е.Н., Седов О.В. Новая теплостойкая сталь для авиационных подшипников // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №2 (74). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.03.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-2-17-23.
    7. Кулагина Г.С., Железина Г.Ф., Левакова Н.М. Антифрикционные органопластики для высоконагруженных узлов трения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №2 (74). Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.03.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-2-89-96.
    8. Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели. Пермь: Авиадвигатель, 2006. С. 278–280.
    9. Макарчук В.В. Стратегия развития методов расчета и конструирования высокоскоростных подшипников аэрокосмического применения // Авиационная и ракетно-космическая техника. 2009. №3 (19). С. 361–365.
    10. Критский В.Ю., Зубко А.И. Исследование возможности использования керамических авиационных подшипников скольжения нового поколения в конструкциях опор роторов газотурбинных двигателей // Двигатель. 2013. №3. С. 24–26.
    11. Pallini R.A. Turbine engine bearings for ultra-high temperatures // SKF Ball Bearing Journal. 1989. Vol. 234. P. 12–15.
    12. Specialty Products Catalog // The Barden Corporation [Электронный ресурс]. URL: http//www.bardenbearings.com (дата обращения: 10.03.2019).
    13. Андриевский Р.А. Нитрид кремния – синтез и свойства // Успехи химии. 1995. Т. 64. №4. С. 311–329.
    14. Petzow G., Herrmann M. Silicon nitride ceramics // High performance non-oxide ceramics II. Springer, Berlin, Heidelberg, 2002. P. 47–167.
    15. Liu X.J., Huang Z.Y., Ge Q.M. et al. Microstructure and mechanical properties of silicon nitride ceramics prepared by pressureless sintering with MgO–Al2O3–SiO2 as sintering additive // Journal of the European Ceramic Society. 2005. Vol. 25. No. 14. P. 3353–3359.
    16. Tatarko P., Kasiarova M., Dusza J. et al. Wear resistance of hot-pressed Si3N4/SiC micro/nanocomposites sintered with rare-earth oxide additives // Wear. 2010. Vol. 269. No. 11. P. 867–874.
    17. Bal B.S., Rahaman M. The rationale for silicon nitride bearings in orthopaedic applications // Advances in Ceramics-Electric and Magnetic Ceramics, Bioceramics, Ceramics and Environment: IntechOpen. 2011. P. 421–432.
    18. Перевислов С.Н. Механизм жидкофазного спекания карбида и нитрида кремния с оксидными активирующими добавками // Стекло и керамика. 2013. №7. С. 34–38.
    19. Лысенков А.С. Конструкционная керамика на основе нитрида кремния с добавкой алюминатов кальция: дис. … канд. техн. наук. М., 2014. 139 с.
    20. Болсуновская Т.А., Ефимочкин И.Ю., Севостьянов Н.В., Бурковская Н.П. Влияние марки графита в качестве твердой смазки на триботехнические свойства металлического композиционного материала // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №7 (67). Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.03.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-7-69-77.
    21. Zhu S., Cheng J., Qiao Z., Yang J. High temperature solid-lubricating materials: A review // Tribology International. 2019. Vol. 133. P. 206–223.
    22. Gangopadhyay A., Jahanmir S., Peterson M.B. Self-lubricating ceramic matrix composites // Friction and wear of ceramics. CRC Press, 1994. P. 163–197.
    23. Carrapichano J.M., Gomes J.R., Silva R.F. Tribological behaviour of Si3N4–BN ceramic materials for dry sliding applications // Wear. 2002. Vol. 253. No. 9–10. P. 1070–1076.
    24. Liu J., Yang J., Yu Y. et al. Self-Lubricating Si3N4-based composites toughened by in situ formation of silver // Ceramics International. 2018. Vol. 44. No. 12. Р. 14327–14334.
    25. Sun Q., Yang J., Yin B. et al. High toughness integrated with self-lubricity of Cu-doped Sialon ceramics at elevated temperature // Journal of the European Ceramic Society. 2018. Vol. 38. No. 7. P. 2708–2715.
    26. Sun Q., Wang Z., Yang J. et al. High-performance TiN reinforced Sialon matrix composites: A good combination of excellent toughness and tribological properties at a wide temperature range // Ceramics International. 2018. Vol. 44. No. 14. P. 17258–17265.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-79-85

УДК: 536.631:620.19

Страницы: 79-85

Ю.В. Лощинин1, С.И. Пахомкин1, М.Г. Размахов1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

Определены температуры фазовых превращений методом ДСК в диапазоне температур от 20 до 1400 °С и выполнены измерения удельной теплоемкости методом адиабатического калориметра при нагреве используемых в аддитивных технологиях порошковых композиций жаропрочных никелевых сплавов ЭП648, ВЖ159, ВЖ171 и интерметаллидных никелевых сплавов ВИН5 и ВИН6. Установлены температурные интервалы образования и последующего разрушения с соответствующими экзотермическими и эндотермическими тепловыми эффектами зон неоднородного γ-твердого раствора (К-состояние) неравновесной структуры порошка жаропрочных никелевых сплавов. Определены температуры выделения и начала растворения упрочняющей γʹ-фазы при нагреве. Проведено сравнение с результатами измерений образцов литых заготовок.

Ключевые слова: удельная теплоемкость, дифференциальный сканирующий калориметр, адиабатический калориметр, экзотермический и эндотермический тепловой эффект, неоднородный γ-твердый раствор.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    2. Назаркин Р.М., Петрушин Н.В., Рогалев А.М. Структурно-фазовые характеристики сплава ЖС32-ВИ, полученного методами направленной кристаллизации, гранульной металлургии и селективного лазерного сплавления // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №2 (50). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 06.06.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-2-2-2.
    3. Волков А.М., Шестакова А.А., Бакрадзе М.М. Сравнение гранул, полученных методами газовой атомизации и центробежного распыления литых заготовок, с точки зрения применения их для изготовления дисков ГТД из жаропрочных никелевых сплавов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №11 (71). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 06.06.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-11-12-19.
    4. Евгенов А.Г., Неруш С.В., Василенко С.А. Получение и опробование мелкодисперсного металлического порошка высокохромистого сплава на никелевой основе применительно к лазерной LMD-наплавке // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №5. Ст. 04. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 26.03.2019). DOI: 10.18577-2307-6046-2014-0-5-4-4.
    5. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Оспенникова О.Г., Семенов Б.И., Семенов А.Б., Королев В.А. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками // Известия высших учебных заведений. Сер.: Машиностроение. 2016. №9 (678). С. 62–80.
    6. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Мазалов И.С., Шуртаков С.В., Зайцев Д.В., Прагер С.М. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. I // Материаловедение. 2019. №3. С. 9–17.
    7. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Мазалов И.С., Шуртаков С.В., Зайцев Д.В., Прагер С.М. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. II // Материаловедение. 2019. №4. С. 9–15.
    8. Евгенов А.Г., Горбовец М.А., Прагер С.М. Структура и механические свойства жаропрочных сплавов ВЖ159 и ЭП648, полученных методом селективного лазерного сплавления // Авиационные материалы и технологии. 2016. №S1 (43). С. 8–15. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-8-15.
    9. Евгенов А.Г., Базылева О.А., Головлев Н.А., Зайцев Д.В. Особенности структуры и свойства сплавов на основе интерметаллида Ni3Al, полученных методом СЛС // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №12 (72). Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.10.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-25-36.
    10. Зуев А.В., Лощинин Ю.В., Баринов Д.Я., Мараховский П.С. Расчетно-экспериментальные исследования теплофизических свойств // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 575–595. DОI: 101.8577/207I-9140-2017-0-S-575-595.
    11. Лощинин Ю.В., Пахомкин С.И., Фокин А.С. Влияние скорости нагревания при исследовании фазовых превращений в алюминиевых сплавах методом ДСК // Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 3–6.
    12. Chapman L.F. Application of high temperature DSC technique to nickel based superalloys // Journal of Materials Science. 2004. Vol. 39. P. 7229–7236.
    13. Wu R.I., Perepezko J.H. Liquidus Temperature Determination in Multicomponent Alloys by Thermal Analysis // Metallurgical and Materials Transactions A. 2000. Vol. 31A. P. 497–501.
    14. Гурвич М.Е., Лариков Л.Н., Нозар А.И. Оптимизация метода сканирующего адиабатического калориметра // Инженерно-физический журнал. 1981. Т. 41. №7. С. 129–135.
    15. Беттеридж У. Жаропрочные сплавы типа нимоник. М.: Лит. по черной и цвет. металлургии, 1961. 381 с.
    16. Ковалев А.И., Лашко Н.Ф., Хацинская И.М. Электросопротивление и объемные изменения при фазовых превращениях в сплавах на основе железа и никеля // Теплофизические и электрические свойства металлов и сплавов. М.: ВИАМ, 1973. С. 24–39.
    17. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. 320 с.
    18. Симс Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы. М.: Металлургия, 1976. 568 с.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-86-94

УДК: 620.193.2

Страницы: 86-94

М.Г. Абрамова1, А.Н. Луценко1, Е.А. Варченко1

[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ АВИАЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ВСЕХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА (обзор)

Рассмотрены ключевые вопросы климатической квалификации материалов авиационного назначения и пути их решения для повышения стойкости материалов при воздействии внешней среды для обеспечения надежной эксплуатации изделий авиационной техники в течение заданного срока службы. Сформулированы основные направления развития климатических испытаний металлических материалов, обеспечивающих экономическую эффективность, безопасность эксплуатации, а также исключение аварий по причине коррозионного разрушения.

Ключевые слова: климатическая квалификация, коррозия, натурные испытания, натурно-ускоренные испытания.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
    2. Луценко А.Н., Курс М.Г., Лаптев А.Б. Обоснование сроков натурных климатических испытаний металлических материалов в атмосфере черноморского побережья. Аналитический обзор // Вопросы материаловедения. 2016. №3 (87). С. 126–137.
    3. Лаптев А.Б., Луценко А.Н., Скрипачев С.Ю. Стандартизация климатической квалификации изделий // Стандарты и качество. 2016. №11. С. 82–85.
    4. Гаврилов И.В., Бакшаев С.И. Климатические испытания изделий на стадии жизненного цикла эксплуатации // Коррозия, старение и биостойкость материалов в морском климате: материалы II Междунар. науч.-техн. конф. (Геленджик, 23 сент. 2016 г.). М.: ВИАМ, 2016. Ст. 5.
    5. Прокопенко А.Н., Бакшаев С.И. От оценки климатической стойкости материалов к климатическому исполнению изделий авиационной техники военного назначения // Коррозия, старение и биостойкость материалов в морском климате: материалы III Междунар. науч.-техн. конф. (Геленджик, 7 сент. 2018 г.). М.: ВИАМ, 2018. С. 135–151.
    6. Антонова М.В., Божевалов Д.Г., Котелевец Н.А., Обухов П.В., Соколов Ю.С. Анализ влияния экстремальных климатических условий на лакокрасочные покрытия и коррозионное поведение металлов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2009. №141. С. 105–112.
    7. Волчек В.А., Лапаев А.В. Анализ развития коррозионных поражений в эксплуатации самолетов Ил-86 // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2006. №103. С. 187–189.
    8. Лапаев А.В., Шапкин В.С., Волчек В.А. Исследование коррозионных поражений элементов авиационных конструкций самолетов Ту-154, Ил-86 // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2006. №100. С. 25–28.
    9. Лапаев А.В., Семин А.В., Шапкин В.С. Применение информационно-аналитической базы данных для анализа технического состояния конструкции планера транспортных самолетов // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2012. №175. С. 7–12.
    10. Лапаев А.В., Митрофанов О.В. Применение MSG-3 для зонного анализа конструкции пассажирского самолета по условию коррозионного поражения на стадии проектирования // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2009. №141. С. 93–98.
    11. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М., Шелемба И.С. Волоконно-оптические датчики для мониторинга коррозионных процессов в узлах авиационной техники (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2017. №3 (48). С. 26–34. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-3-26-34.
    12. ГОСТ 26883–86. Внешние воздействующие факторы. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2008. 11 с.
    13. ГОСТ 15150–69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Стандартинформ, 2006. 60 с.
    14. ГОСТ 16350–80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. М.: Изд-во стандартов, 1981. 150 с.
    15. ГОСТ 9.039–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Коррозионная агрессивность атмосферы. М.: Изд-во стандартов, 1991. 50 с.
    16. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М., Панин С.В. Коррозионная агрессивность приморской атмосферы. Ч. 1. Факторы влияния (обзор) // Коррозия: материалы, защита. 2013. №12. С. 6–18.
    17. Schindelholz E., Kelly R.G., Cole I.S. et al. Comparability and accuracy of time of wetness sensing methods relevant for atmospheric corrosion // Corrosion Science. 2013. Vol. 67. P. 233–241.
    18. ГОСТ 9.101–2002. Единая система защиты от коррозии и старения. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 2003. 7 с.
    19. ГОСТ 9.909–86. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы испытаний на климатических испытательных станциях. М.: Изд-во стандартов, 1986. 22 с.
    20. ГОСТ 9.905–2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2007. 18 с.
    21. ГОСТ 6992–68. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Метод испытаний на стойкость в атмосферных условиях. М.: Изд-во стандартов, 2003. 10 с.
    22. ГОСТ 30630.0.0–99. Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 2000. 28 с.
    23. Каримова С.А., Павловская Т.Г., Чесноков Д.В., Семенова Л.В. Коррозионная активность углепластиков и защита металлических силовых конструкций в контакте с углепластиком // Российский химический журнал. 2010. Т. 54. №1. С. 110–116.
    24. Гладких А.В. Опыт проведения климатических испытаний элементов конструкций при приложении механических напряжений эксплуатационного уровня на силовом полу ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова // Современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы: материалы IV Всерос. науч.-техн. конф. «Климат-2019». (Геленджик, 16–17 мая 2019 г.). М.: ВИАМ, 2019. 1 электрон. опт. диск. С. 28–44.
    25. Синявский В.С., Калинин В.Д. Коррозионная стойкость напряженных строительных конструкций из алюминиевых сплавов // Защита металлов. 2007. Т. 43. №6. С. 631–642.
    26. Варченко Е.А., Курс М.Г. Щелевая коррозия алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей в морской воде // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №7 (67). Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 17.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-7-96-105.
    27. Михеев А.И. Влияние обрастания и низких температур на безопасную эксплуатацию судов // Водный транспорт. 2013. №3 (18). С. 56–61.
    28. Лаптев А.Б., Голубев А.В., Киреев Д.М., Николаев Е.В. К вопросу биодеструкции полимерных материалов в природных средах (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №9 (81). Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 17.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-9-100-107.
    29. Бухарев Г.М., Лаптев А.Б., Яковенко Т.В., Бобырева Т.В. Роль оценки биологического фактора в обеспечении безопасной эксплуатации сложных технических систем в течение жизненного цикла // Проблемы оценки климатической стойкости материалов и сложных технических систем: сб. материалов II Всерос. науч.-техн. конф. «Климат-2017». (Геленджик, 3–4 авг. 2017 г.). М.: ВИАМ, 2017. 1 электрон. опт. диск. С. 21–30.
    30. ГОСТ 9.040–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения коррозионных потерь в атмосферных условиях. М.: Изд-во стандартов, 1975. 15 с.
    31. Михайлов А.А., Панченко Ю.М., Игонин Т.Н., Сулоева М.Н., Ковтанюк В.В., Маркина Л.В. Атмосферная коррозия углеродистой стали: моделирование и картографирование территории Российской Федерации // Коррозия: материалы, защита. 2010. №11. С. 1–10.
    32. Курс М.Г., Антипов В.В., Луценко А.Н., Кутырев А.Е. Интегральный коэффициент коррозионного разрушения деформируемых алюминиевых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2016. №3 (42). С. 24–32. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-3-24-32.
    33. Курс М.Г. Прогнозирование прочностных свойств обшивки ЛА из деформируемого алюминиевого сплава В95о.ч.-Т2 с применением интегрального коэффициента коррозионного разрушения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №5 (65). Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 17.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-5-101-109.
    34. Чесноков Д.В., Антипов В.В., Кулюшина Н.В. Метод ускоренных лабораторных испытаний алюминиевых сплавов с целью прогнозирования их коррозионной стойкости в условиях морской атмосферы // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №5 (41). Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.10.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-5-10-10.
    35. Зубарев А.П., Лапаев А.В., Лапаев В.П. Использование обобщенного параметра коррозионного поражения для оценки долговечности элементов конструкций с коррозионными поражениями // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2007. №119. С. 30–32.
    36. Виноградова С.С., Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л. Теоретические основы прогнозирования коррозионной стойкости многослойных систем покрытий // Вестник Казанского технологического университета. 2011. №11. С. 167–172.
    37. Кутырев А.Е., Фомина М.А., Чесноков Д.В. Разработка метода циклических коррозионных испытаний, имитирующих натурную экспозицию алюминиевых сплавов в условиях приморской атмосферы. Ч. 1. Основные принципы // Коррозия: материалы, защита. 2019. №10. С. 35–42.
    38. Курс М.Г., Николаев Е.В., Абрамов Д.В. Натурно-ускоренные испытания металлических и неметаллических материалов: ключевые факторы и специализированные стенды // Авиационные материалы и технологии. 2019. №1 (54). С. 66–73. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-1-66-73.
    39. Антипов В.В., Курс М.Г., Гирш Р.И., Серебренникова Н.Ю. Натурные климатические испытания металлополимерных композиционных материалов типа СИАЛ в морском климате // Авиационные материалы и технологии. 2019. №4 (57). С. 56–64. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-4-56-64.
    40. Луценко А.Н., Славин А.В., Ерасов В.С., Хвацкий К.К. Прочностные испытания и исследования авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 527–546. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-527-546.
    41. Лапаев А.В. Анализ современных подходов к оценке прочностных характеристик элементов конструкций воздушных судов с эксплуатационными коррозионными поражениями // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2006. №103. С. 190–193.
    42. Каблов Е.Н., Подживотов Н.Ю., Луценко А.Н. О необходимости создания единого информационно-аналитического центра авиационных материалов РФ // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2019. №3. С. 28–32.

Полнотекстовая версия