Архив журнала

Авиационные материалы и технологии №4, 2020

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-3-11

УДК: 620.186

Страницы: 3-11

А.Г. Евгенов1, С.В. Шуртаков1, С.М. Прагер1, Р.Ю. Малинин1

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

К ВОПРОСУ О РАЗРАБОТКЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ РАСЧЕТНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ДЕГРАДАЦИИ ОБОРОТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЦИКЛИЧНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ

Проведен анализ зарубежных публикаций в части оценки влияния кратности использования порошков на уровень примесей, технологические характеристики оборотного порошка в процессе селективного лазерного сплавления (СЛС) и механические свойства синтезированных материалов. Предложено решение задачи по разработке универсальной расчетной методики оценки деградации оборотных металлических порошковых материалов в зависимости от цикличности использования в процессе СЛС путем автоматического соотнесения коэффициентов загрязнения с элементами, составляющими режим экспонирования каждого сечения, при расчете протяженности траектории лазера или продолжительности экспонирования всех элементов, формирующих сечение детали.

Ключевые слова:

селективное лазерное сплавление, окисленные гранулы, фракционный состав, экспонирование, лазерный синтез, контур, основной металл, поддерживающие структуры.

Список литературы

    1. Kriewall C.S., Sutton A.T., Karnati S. et al. Effects of Area Fraction and Part Spacing on Degradation of 304L Stainless Steel Powder in Selective Laser Melting // Solid Freeform Fabrication 2017: Proceedings of the 28th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference Reviewed Paper. 2017. Р. 277–288.
    2. Powder Degradation in Serial Production. URL: https://cdn2.hubspot.net/hubfs/6205315/carpenter_additive/image/Resource... (дата обращения: 31.08.2020).
    3. Sukal J., Palousek D., Koutny D. The effect of recycling powder steel on porosity and surface roughness of slm parts // Modern Machinery Science Journal. 2018. No. 5. Р. 2643–2647. DOI: 10.17973/MMSJ.2018_12_2018110.
    4. Cordova L., Campos M., Tinga T. Revealing the Effects of Powder Reuse for Selective Laser Melting by Powder Characterization // Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2019. Vol. 71. No. 3. Р. 1062–1072.
    5. Barclift M., Joshi S., Simpson T., Dickman C. Cost modeling and depreciation forreused powder feedstock in powder bed fusion additive manufacturing // Solid Freeform Fabrication 2017: Proceedings of the 28th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference Reviewed Paper. 2017. Р. 2007–2028.
    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. DOI: 10.31044/1684-579X-2019-0-3-9-17.
    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. DOI: 10.31044/1684-579X-2019-0-4-9-15.
    8. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Мазалов И.С., Шуртаков С.В., Зайцев Д.В., Прагер С.М. Структура и свойства синтезированных методом СЛС сплавов ЭП648 и ВЖ159 после имитационных отжигов // Материаловедение. 2020. №6. С. 3–10. DOI: 10.31044/1684-579X-2020-0-6-3-10.
    9. Заводов А.В., Петрушин Н.В., Зайцев Д.В. Микроструктура и фазовый состав жаропрочного сплава ЖС32 после селективного лазерного сплавления, вакуумной термической обработки и горячего изостатического прессования // Письма о материалах. 2017. №7 (2). С. 111–116.
    10. Раевских А.Н., Чабина Е.Б., Петрушин Н.В., Филонова Е.В. Исследование структурно-фазовых изменений на границе между монокристаллической подложкой и сплавом ЖС32-ВИ, полученным селективным лазерным сплавлением, после воздействия высоких температур и напряжений // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №1 (73). Ст. 01. URL: http://www.viam-work.ru (дата обращения: 31.08.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-1-3-12.
    11. 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.
    12. Тренинков И.А., Заводов А.В., Петрушин Н.В. Исследование кристаллической структуры и микроструктуры жаропрочного никелевого сплава ЖС32-ВИ, синтезированного методом селективного лазерного сплавления, после высокотемпературных механических испытаний // Авиационные материалы и технологии. 2019. №1 (54). С. 57–65. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-1-57-65.
    13. Агаповичев А.В., Сотов А.В., Смелов В.Г, Зайцев И.О. Исследование структуры и механических свойств образцов, полученных с использованием технологии селективного лазерного сплавления из металлического титанового порошка марки ВТ6 // Материалы IV Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 30 марта 2018 г.). М.: ВИАМ, 2018. С. 9–17.
    14. Юдин А.В., Береговский В.В., Свистунов Е.И., Кунавин С.А. Исследования конструкционных материалов, полученных методом селективного лазерного плавления на отечественном оборудовании Meltmaster 3D-550 // Материалы V Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 22 марта 2019 г.). М.: ВИАМ, 2019. С. 416–430.
    15. Карпов М.И., Прохоров Д.В., Строганова Т.С., Гнесин Б.А., Светлов И.Л. О возможности разработки особо жаропрочных сплавов на основе эвтектики в системе Nb–Nb2C // Материалы IV Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 30 марта 2018 г.). М.: ВИАМ, 2018. С. 363–364.
    16. Медведев П.Н., Гуляев А.И. Анализ пространственного распределения трещин в жаропрочном никелевом сплаве, изготовленном по технологии СЛС // Авиационные материалы и технологии. 2020. №1 (58). С. 12–18. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-12-18.
    17. 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.
    18. Tang H.P., Qian M., Liu N. et al. Effect of Powder Reuse Times on Additive Manufacturing of Ti–6Al–4V by Selective Electron Beam Melting // Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2015. Vol. 67. No. 3. Р. 555–563.
    19. Ardila L.C., Garciandia F., González-Díaz J.B. et al. Effect of IN718 Recycled Powder Reuse on Properties of Parts Manufactured by Means of Selective Laser Melting // Physics Procedia. 2014. Vol. 56. P. 99–107.
    20. Slotwinski J.A., Garboczi E.J., Stutzman P.E. et al. Characterization of metal powders used for additive manufacturing // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 2014. Vol. 119. P. 460–493.
    21. Ladewig A., Schlick G., Fisser M. et al. Influence of the shielding gas flow on the removal of process by-products in the selective laser melting process // Additive Manufacturing. 2016. Vol. 10. P. 1–9.
    22. Sutton A.T., Kriewall C.S., Leu M.C., Newkirk J.W. Characterization of Heat-Affected Powder Generated during the Selective Laser Melting of 304L Stainless Steel Powder // Solid Freeform Fabrication 2017: Proceedings of the 28th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference Reviewed Paper, 2017. P. 261–276.
    23. Guan K., Wang Z., Gao M. et al. Effects of processing parameters on tensile properties of selective laser melted 304 stainless steel // Materials and Design. 2013. Vol. 50. P. 581–586.
    24. Wright R.N., Flinn J.E., Korth G.E. et al. The microstructure and phase relationships in rapidly solidified type 304 stainless steel powders // Metallurgical Transactions: A. 1988. Vol. 19. P. 2399–2405.
    25. Евгенов А.Г., Шуртаков С.В., Прагер С.М., Малинин Р.Ю. Особенности загрязнения оборотного порошкового материала в процессе селективного лазерного синтеза // Технология металлов. 2018. №11. С. 21–29.
    26. Чабина Е.Б., Евгенов А.Г., Королев В.А., Раевских А.Н., Филонова Е.В. Особенности послойного формирования структуры изделий из никелевых жаропрочных сплавов при селективном лазерном сплавлении // Фундаментальные основы инженерных наук: сб. науч.-популяр. статей. М., 2017. С. 250–261.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-12-18

УДК: 669.295

Страницы: 12-18

А.Л. Яковлев1, А.А. Арисланов1, С.В. Путырский1, Н.А. Ночовная1

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

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6ч

Представлены результаты проведенного комплекса исследований (анализ микроструктуры, а также определение механических свойств при растяжении, ударной вязкости (KCU), малоцикловой усталости (МЦУ), вязкости разрушения (K1с)) крупногабаритной поковки из титанового сплава ВТ6ч, предусматривающих при изготовлении окончательную деформацию в (α+β)-области, а также крупногабаритных профиля и штамповки из титанового сплава ВТ6ч, предусматривающих при изготовлении окончательную деформацию в β-области.

Проведен сравнительный анализ полученных в результате исследований данных, показывающий зависимость механических свойств полуфабрикатов с пластинчатой структурой от размеров структурных составляющих – первичных β-зерен и колоний α-пластин. Особенно это заметно для характеристик пластичности.

Ключевые слова:

титановые сплавы, крупногабаритные полуфабрикаты, деформация, механические свойства, микроструктура, термическая обработка.

Список литературы

    1. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974. 368 с.
    2. Хорев А.И. Основные научные и практические направления повышения стабильности механических свойств (α+β)-титановых сплавов высокой и сверхвысокой прочности // Ti-2010 в СНГ. Екатеринбург, 2010. С. 227–235.
    3. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: справочник. М.: ВИЛС–МАТИ, 2009. 520 с.
    4. Каблов Е.Н., Гриневич А.В., Ерасов В.С. Характеристики прочности металлических авиационных материалов и их расчетные значения // 75 лет. Авиационные материалы. М.: ВИАМ, 2007. С. 370–379.
    5. Дзунович Д.А., Панин П.В., Лукина Е.А., Ширяев А.А. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства сварных крупногабаритных полуфабрикатов из титанового сплава ВТ23 // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №1 (61). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 20.07.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-1-7-7.
    6. Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8–18.
    7. Арисланов А.А., Гончарова Л.Ю., Ночовная Н.А., Гончаров В.А. Перспективы использования титановых сплавов в слоистых композиционных материалах // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №10. Ст. 04. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 23.07.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-10-4-4.
    8. Каблов Е.Н. ВИАМ: продолжение пути // Наука в России. 2012. №4. С. 7–11.
    9. Путырский С.В.,Яковлев А.Л., Ночовная Н.А., Крохина В.А. Исследование влияния различных режимов термической обработки на свойства полуфабрикатов и сварных соединений из сплава ВТ22М // Авиационные материалы и технологии. 2019. №1 (54). С. 3–10. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-1-3-10.
    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. Дзунович Д.А., Алексеев Е.Б., Панин П.В., Лукина Е.А., Новак А.В. Структура и свойства листовых полуфабрикатов из деформируемых интерметаллидных титановых сплавов разных классов // Авиационные материалы и технологии. 2018. №2 (51). С. 17–25. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-17-25.
    12. Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Брун М.Я. и др. Металлография титановых сплавов. М.: Металлургия, 1980. С. 246–260.
    13. Золоторевский В.С. Механические свойства материалов: учеб. для вузов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983. 352 с.
    14. Арисланов А.А., Путырский С.В., Яковлев А.Л., Грибков М.С. Исследование структуры и механических свойств сварных соединений из сплава ВТ6ч // Авиационные материалы и технологии. 2019. №4 (57). С. 74–79. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-4-74-79.
    15. Inagaki I., Shirai Y., Takechi T., Ariyasu N. Application and Features of Titanium for the Aerospace Industry. Osaka: Nippon Steel & Sumitomo Metal, 2014. Р. 22–27.
    16. Peters M., Kumpfert J., Ward C.H., Leyens C. Titanium Alloys for Aerospace Applications // Advanced Engineering Materials. 2003. Vol. 5. P. 419–427.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-19-26

УДК: 678.83

Страницы: 19-26

Е.Н. Каблов1, Г.С. Кулагина1, Г.Ф. Железина1, С.Л. Лонский1, Е.В. Куршев1

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

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ОДНОНАПРАВЛЕННОГО ОРГАНОПЛАСТИКА НА ОСНОВЕ АРАМИДНЫХ ВОЛОКОН РУСАР-НТ И ЭПОКСИДНО-ПОЛИСУЛЬФОНОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО

Исследован полимерный композиционный материал – однонаправленный органопластик на основе арамидного волокна Русар-НТ и расплавного эпоксидно-полисульфонового связующего. Прочность при растяжении органопластика составляет 2060 МПа, модуль упругости 101 ГПа. Исследована микроструктура волокна и полимерной матрицы в образцах органопластика до и после испытаний при растяжении. Выявлены особенности формирования структуры связующего в зависимости от плотности упаковки волокон в органопластике. Изучен характер разрушения волокон и полимерной матрицы, вызванный одноосным растяжением.

Ключевые слова:

однонаправленный органопластик, арамидное волокно Русар-НТ, расплавное связующее, микроструктура.

Список литературы

    1. Авиационные материалы: справочник: в 13 т. / под ред. Е.Н. Каблова. 7-е изд., перераб. и доп. М.: ВИАМ, 2015. Т. 7: Полимерные композиционные материалы. 270 с.
    2. Zhang S., Zhao D. Advances in materials science and engineering. Aerospace materials handbook. CRC Press, 2012. 781 p.
    3. Wanhill R.J.H., Prasad N.E. Aerospace materials and material technologies. Vol. 2. Aerospace material technologies. Springer Nature, 2017. 557 р.
    4. Железина Г.Ф. Конструкционные и функциональные органопластики нового поколения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2013. №6. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 05.10.2020).
    5. Шульдешова П.М., Железина Г.Ф. Арамидный слоисто-тканый материал для защиты от баллистических и ударных воздействий // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №9. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru. (дата обращения: 08.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-9-6-6.
    6. Железина Г.Ф., Гуляев И.Н., Соловьева Н.А. Арамидные органопластики нового поколения для авиационных конструкций // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 368–378. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-368-378.
    7. Железина Г.Ф., Войнов С.И., Соловьева Н.А., Кулагина Г.С. Арамидные органотекстолиты для ударостойких элементов авиационных конструкций // Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. Вып. 3. С. 358–364. DOI: 10.1134/S0044461819030101.
    8. Железина Г.Ф., Войнов С.И., Черных Т.Е., Черных К.Ю. Новые арамидные волокна Русар-НТ для армирования конструкционных органопластиков // Вопросы материаловедения. 2015. №1 (81). С. 60–70.
    9. Каблов Е.Н. Роль химии в создании материалов нового поколения для сложных технических систем // Тез. докл. ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Екатеринбург: УрО РАН, 2016. С. 25–26.
    10. Каблов Е.Н. Современные материалы – основа инновационной модернизации России // Металлы Евразии. 2012. №3. С. 10–15.
    11. Каблов Е.Н. Основные итоги и направления развития материалов для перспективной авиационной техники // 75 лет. Авиационные материалы. М.: ВИАМ, 2007. С. 20–26.
    12. 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.
    13. Колобков А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2020. №6–7 (89). Ст. 05. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 06.11.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44.
    14. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. 2-е изд. СПб.: Научные основы и технологии, 2013. 822 с.
    15. Петрова А.П., Малышева Г.В. Клеи, клеевые связующие и клеевые препреги: учеб. пособие / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2017. 472 с.
    16. Петрова А.П., Мухаметов Р.Р., Шишимиров М.В., Павлюк Б.Ф., Старостина И.В. Методы испытаний и исследований термореактивных связующих для полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №12 (72). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 06.11.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-62-70.
    17. Гриневич Д.В., Яковлев Н.О., Славин А.В. Критерии разрушения полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды ВИАМ: электрон.  науч.-техн. журн. 2019. №7 (79). Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 06.11.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-7-92-111.
    18. Деев И.С., Кобец Л.П. Исследование микроструктуры и микрополей деформаций в полимерных композитах методом растровой электронной микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. Т. 65. №4. С. 27–34.
    19. Деев И.С., Каблов Е.Н., Кобец Л.П., Чурсова Л.В. Исследование методом сканирующей электронной микроскопии деформации микрофазовой структуры полимерных матриц при механическом нагружении // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №7. Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 22.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-7-6-6.
    20. Деев И.С., Железина Г.Ф., Лонский С.Л., Куршев Е.В. Особенности формирования микроструктуры полимерной матрицы в органопластике на основе многокомпонентного эпоксидного связующего // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №5 (77). Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 23.10.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-5-22-31.
    21. Перепелкин К.Е. Химические волокна: развитие производства, методы получения, свойства, перспективы. СПб.: СПГУТД, 2008. 354 с.
    22. Кудрявцев Г.И., Варшавский В.Я., Щетинин А.М., Казаков М.Е. Армирующие химические волокна для композиционных материалов. М.: Химия, 1992. 236 с.
    23. Будылин Н.Ю., Шапагин А.В., Чалых А.Е. Сравнительные исследования взаимодиффузии и фазовых состояний в смесях эпоксидных олигомеров с полисульфонами и полиэфирсульфонами // Сб. статей XIX Всерос. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». М.: ИФХЭ РАН, 2012. Т. 2. С. 192–195.
    24. Чалых А.Е., Герасимов В.К., Бухтеев А.Е. и др. Совместимость и эволюция фазовой структуры смесей полисульфон–отверждающиеся эпоксидные олигомеры // Высокомолекулярные соединения. Сер.: А. 2003. Т. 45. №7. С. 1148–1159.
    25. Пахомов К.С., Антипов Ю.В., Чалых А.Е. и др. Энергетические параметры поверхности арамидных волокон // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. №1. С. 100–103.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-27-34

УДК: 677.523

Страницы: 27-34

А.А. Шавнев1, В.Г. Бабашов1, Н.М. Варрик1

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

НЕПРЕРЫВНЫЕ ВОЛОКНА ОКСИДА АЛЮМИНИЯ (обзор)

Приведен обзор производимых в настоящее время непрерывных волокон на основе оксида алюминия, технологий их получения, основных производителей и возможностей применения. Керамические волокна являются относительно новым видом волокон и представляют особый интерес при создании перспективных композиционных материалов. Показано, что на современном этапе развития технологий разработано большое количество поликристаллических оксидных волокон как для огнеупорной изоляции, так и для армирования композитов. 

Ключевые слова:

непрерывные оксидные волокна, оксид алюминия, муллит, высокотемпературная стойкость, композиционные материалы, золь-гель метод.

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. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8–18.

    3.   Каблов Е.Н. Ключевая проблема – материалы // Тенденции и ориентиры инновационного развития России. М.: ВИАМ, 2015. С. 458–464.

    4.   Inorganic fibers and method of preparation: pat. US3082099А; filed 26.02.60; publ. 19.03.63.

    5.   Preparation of inorganic oxide monofilaments: pat. US3311689А; filed 17.01.63; publ. 28.03.68.

    6.   High temperature alumina-silica fibers and method of manufacture: pat. US3503765А; filed 15.02.68; publ. 31.03.70.

    7.   Process for producing metal oxide fibers, textiles and shapes: pat. US3385915А; filed 02.09.66; publ. 28.05.68.

    8.   Method of firing dry spun refractory oxide fibers: pat. US3760049А; filed 01.03.71; publ. 18.09.73.

    9.   Non-frangible alumina-silica fibers: pat. US4047965А; filed 04.05.76; publ. 13.09.77.

    10. Bunsell A.R., Berger M.X. Fine diameter ceramic fibres // Journal of the European Ceramic Society. 2000. Vol. 20. P. 2249–2260.

    11. Каталог продукции компании 3М. URL: https://www.3m.com/3M/en_US/company-us/all-3m-products/N=5002385+5581327... (дата обращения: 18.09.2020).

    12. Alumina fiber: pat. US3808015A; filed 12.05.72; publ. 30.04.74.

    13. Zirconia modified alumina fiber: pat. US4753904A; filed 20.08.86; publ. 28.06.88.

    14. Hafnia modified alumina fiber: pat. US 4921819A; filed 24.09.87; publ. 01.05.90.

    15. Poulon-Quintin A., Berger M.H., Bunsell A.R. Mechanical and microstructural characterisation of Nextel 650 alumina–zirconia fibres // Journal of the European Ceramic Society. 2004. Vol. 24. No. 9. P. 2769–2783.

    16. Process for producing alumina fiber or alumina-silica fiber: pat. US4101615A; filed 20.08.75; publ. 18.07.87.

    17. Process for producing alumina-based fiber: pat. US5002750A; filed 19.09.89; publ. 26.03.91.

    18. Composite material comprising reinforced aluminum or aluminum-based alloy: pat. US4152149A; filed 25.01.77; publ. 01.05.79.

    19. Beffort O., Long S., Diener M. Fatigue behavior of unidirectionally continuous Altex-fibre reinforced aluminum based composites // 12th International Conference on Composite Materials (Paris, France, July 5–9, 1999). URL: https://iccm-central.org/Proceedings/ICCM12proceedings/site/papers/pap73... (дата обращения: 18.09.2020).

    20. Continuous process for producing long α-alumina fibers: pat. US4812271A; filed 04.09.87; publ. 14.03.89.

    21. Woven fabric high-purity alumina continuous filament, high-purity alumina filament for production thereof, and processes for production of woven fabric and continuous filament: pat. US5145734A; filed 08.06.90; publ. 08.09.92.

    22. About Nitivy ALF. URL: https://www.nitivy.co.jp/en/products/alf/index.html (дата обращения: 22.09.2020).

    23. ALF Fabric also known as Alumina Fiber. URL: https://www.hiltex.com/en/products/alf-fabric.html (дата обращения: 24.09.2020).

    24. Каталог продукции компании Cerafib GMBh (Германия). URL: https://www.cerafib.de/leere-seite (дата обращения: 22.09.2020).

    25. Pfeifer S., Demirci P., Duran R. et al. Synthesis of zirconia toughened alumina (ZTA) fibers for high performance materials // Journal of the European Ceramic Society. 2016. Vol. 36. Р. 725–731.

    26. Zhang H., Hang Y., Qin Y. et al. Synthesis and characterization of sol-gel derived continuous spinning alumina based fibers with silica nano-powders // Journal of the European Ceramic Society. 2014. Vol. 34. Р. 465–473.

    27. Preparation process of multi-element composite alumina-based continuous fibers: pat. CN102070326B; filed 30.11.10; publ. 25.05.11.

    28. Method for preparing alumina-based continuous fibers by using SiO2 nano powder raw material: pat. CN102351516A; filed 06.07.11; publ. 15.02.12.

    29. Preparation method of alumina-based continuous long fiber containing mullite whisker second phase: pat. CN102978745B; filed 28.11.12; publ. 20.03.13.

    30. Preparation method of aluminum oxide ceramic continuous fiber: pat. CN102965764B; filed 13.11.12; publ. 13.03.13.

    31. Wang W., Weng D., Wu X. Preparation and thermal stability of zirconia-doped mullite fibers via sol-gel method // Progress in Natural Science: Materials International. 2011. Vol. 21. Р. 117–121.

    32. Song X., Gao Y., Liu Q. et al. Thermally stable boron-containing mullite fibers derived from a monophasic mullite sol // Ceramic International. 2019. Vol. 45. No. 1. P. 1171–1178.

    33. Зимичев А.М., Сумин А.В., Варрик Н.М. Исследование процесса экструзии непрерывных тугоплавких волокон // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №1 (49). Cт. 06. URL: htpp://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-1-6-6.

    34. Истомин А.В., Колышев С.Г. Электростатический метод формования ультратонких волокон тугоплавких оксидов // Авиационные материалы и технологии. 2019. №2 (55). С. 40–46. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-2-40-46.

    35. Степанова Е.В., Зимичев А.М. Теплоизоляционный материал для шнуров из волокон тугоплавких оксидов // Труды ВИАМ: эектрон. науч.-техн. журн. 2020. №2 (86). Ст. 08. URL: htpp://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.09.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-2-72-80.

    36. Ивахненко Ю.А., Баруздин Д.В., Варрик Н.М., Максимов В.Г. Высокотемпературные волокнистые уплотнительные материалы // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 272–289. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-272-289.

    37. Зимичев А.М., Варрик Н.М. Термогравиметрические исследования нитей на основе оксида алюминия // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №6. Cт. 06. URL: htpp://www.viam-works.ru (дата обращения: 29.09.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-6-6-6.

    38. Способ получения высокотемпературного волокна на основе оксида алюминия: пат. 2212388 Рос. Федерация. №2001130964/03; заявл. 19.11.01; опубл. 20.09.03.

    39. Wilson D. Continuous oxide fibers // Handbook of properties textile and technical fibers. 2nd ed. Elsevier, 2018. P. 903–927.

    40. Oxide Ceramic Matrix Composites COI Ceramics (США). URL: http://www.coiceramics.com/oxidepg.html (дата обращения: 25.09.2020).

    41. Kerans R.J., Hay R.S., Parthasarathy T.A., Cinibulk M.K. Interface Design for Oxidation-Resistant Ceramic Composites // Journal of the American Ceramic Society. 2002. Vol. 85. No. 11. Р. 2599–2632.

    42. Kaya C., Butlera E.G., Selcuk A. et al. Mullite (NextelTM 720) fibre-reinforced mullite matrix composites exhibiting favourable thermomechanical properties // Journal of the European Ceramic Society. 2002. Vol. 22. Р. 2333–2342.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-35-40

УДК: 621.357.74

Страницы: 35-40

А.Б. Лаптев1, Л.И. Закирова1, М.Л. Деговец1

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

СВОЙСТВА ЗАЩИТНЫХ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЗАМЕНЫ КАДМИЯ НА СТАЛЬНЫХ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЯХ (обзор) Часть 2. Водородное охрупчивание и фрикционные характеристики

Рассматриваются варианты замены гальванических однослойных токсичных кадмиевых покрытий композициями на основе цинка, а также многослойными покрытиями. Рассмотрены их трибологические характеристики и склонность к наводороживанию защищаемого металла при нанесении покрытий и в процессе эксплуатации. Сделаны выводы о недостатках имеющихся технологий и перспективных направлениях исследований в данной области. Так, наиболее предпочтительным составом для замены кадмиевого покрытия является покрытие никель-цинк с содержанием никеля 12% (по массе), однако самое низкое значение коэффициента трения, близкое к значению для кадмия, имеет покрытие олово-цинк.

Ключевые слова:

стальные крепежные детали, покрытие сплавами цинка, водородное охрупчивание, трибологические характеристики.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н. Коррозия или жизнь // Наука и жизнь. 2012. №11. С. 16–21.
    2. Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. №4 (37). С. 38–52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.
    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. Маркова Е.С., Покровская Н.Г., Шалькевич А.Б., Громов В.И. Мартенситостареющие стали – новые перспективные материалы для валов ГТД // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 81–84.
    5. Иванов Е.В. Создание износостойких и антифрикционных материалов и покрытий для космического корабля «Буран» // Авиационные материалы и технологии. 2013. №S1. С. 142–151.
    6. Тонышева О.А., Вознесенская Н.М., Шалькевич А.Б., Петраков А.Ф. Исследование влияния высокотемпературной термомеханической обработки на структуру, технологические, механические и коррозионные свойства высокопрочной коррозионностойкой стали переходного класса с повышенным содержанием азота // Авиационные материалы и технологии. 2012. №3. С. 31–36.
    7. Тонышева О.А., Вознесенская Н.М., Елисеев Э.А., Шалькевич А.Б. Новая высокопрочная экономнолегированная азотсодержащая сталь повышенной надежности // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 84–88.
    8. Дьяченко С.С., Пономаренко И.В., Дуб С.Н. Роль состояния поверхностного слоя стальных изделий в их поведении при деформации // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. №5 (719). С. 3–11.
    9. Янюшевич З., Гулишья З., Михайлович М., Патарич А. Влияние отпуска на механические свойства и микроструктуру высокопрочной низколегированной стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. №2 (704). С. 23–25.
    10. Фарбер В.М., Селиванова О.В., Арабей А.Б. и др. Влияние термической обработки на комплекс механических свойств сталей класса прочности К65 (Х80) // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. №8 (710). С. 53–55.
    11. Тетюева Т.В., Иоффе А.В., Выбойщик М.А. и др. Влияние модифицирования, микролегирования и термической обработки на коррозионную стойкость и механические свойства стали 15Х5М // Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. №10 (688). С. 15–22.
    12. Юршев В.И., Мукатдаров Р.И., Юршев И.В. Поверхностное упрочнение инструмента нанесением пиролитического карбидохромового покрытия // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. №2 (716). С. 48–52.
    13. Макаров А.В., Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю., Осинцева А.Л. Формирование износостойкого хромоникелевого покрытия с особо высоким уровнем теплостойкости комбинированной лазерно-термической обработкой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. №3 (717). С. 39–46.
    14. Будиновский С.А., Мубояджян С.А., Гаямов А.М., Матвеев П.В. Разработка ионно-плазменных жаростойких металлических слоев теплозащитных покрытий для охлаждаемых рабочих лопаток турбин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013. №12 (702). С. 16–21.
    15. BS 7543:2003. Guide to durability of buildings and building elements, products and components. British Standards Institute, 2003. 34 p.
    16. Mildenberger U., Khare A. Planning for an environmentfriendly car // Technovation. 2000. Vol. 20 (4). P. 205–214.
    17. Cottis R.A. Hydrogen embrittlement // Shreirʹs Corrosion. Elsevier Science, 2010. Vol. 2: Corrosion in Liquids, Corrosion Evaluation. P. 902–922.
    18. Holmberg K., Erdemir A. Influence of tribology on global energy consumption, costs and emissions // Friction. 2017. Vol. 5 (3). P. 263–284.
    19. Garcia R., Barboza J. Coating trends for fasteners: SAE Technical Papers 1999-01-3072. DOI: 10.4271/1999-01-3072.
    20. Zeng L., Monserratt E., Haylock L. et al. Evaluation of alternatives to electrodeposited cadmium for threaded fastener applications: SAE Technical Papers 2006-01-3169. DOI: 10.4271/2006-01-3169.
    21. Chung Р., Wang J., Durandet Y. Deposition processes and properties of coatings on steel fasteners – a review // Friction. 2019. Vol. 7 (5). P. 389–416.
    22. Brown C.J., Smith M.W., Youngblood D. et al. Evaluation of alternatives to electrodeposited cadmium for threaded fastener applications (II): SAE Technical Papers 2009-01-3228. DOI: 10.4271/2009-01-3228.
    23. Sriraman K.R., Strauss H.W., Brahimi S. et al. Tribological behavior of electrodeposited Zn, Zn–Ni, Cd and Cd–Ti coatings on low carbon steel substrates // Tribology International. 2012. Vol. 56. P. 107–120.
    24. Tafreshi M., Allahkaram S.R., Farhangi H. Comparative study on structure, corrosion properties and tribological behavior of pure Zn and different Zn–Ni alloy coatings // Materials Chemistry and Physics. 2016. Vol. 183. P. 263–272.
    25. Nasri F., Zouari M., Kharrat M. et al. Structural, micromechanical and tribological characterization of Zn–Ni Coatings: Effect of sulfate bath composition // Transactions of The Indian Institute of Metals. 2018. Vol. 71 (8). P. 1827–1840.
    26. Asher R.K. Tin alloy plating // ASM Handbook. Ohio: ASM International, 1994. Vol. 5: Surface Engineering. P. 258–263.
    27. Dubent S., Mertens M., Saurat M. Electrodeposition, characterization and corrosion behaviour of Tin–20 wt. % zinc coatings electroplated from a non-cyanide alkaline bath // Materials Chemistry Physics. 2010. Vol. 120 (2–3). P. 371–380.
    28. Киреев С.Ю. Формирование и исследование свойств финишных покрытий печатных плат сплавом олово–цинк взамен покрытий сплавом олово–свинец // Коррозия: материалы, защита. 2015. №8. С. 7–12.
    29. Виноградов С.Н., Перелыгин Ю.П., Киреев С.Ю. Износостойкость и антифрикционные свойства гальванических покрытий. Методы определения // Гальванотехника и обработка поверхности. 2012. Т. 19. №3. С. 53–56.
    30. Multilayer corrosion resistant coating: pat. US4746408A; filed 11.05.87; publ. 24.05.88.
    31. Corrosion resistant coating for fasteners: pat. US4837090A: filed 11.05.88; publ. 06.06.89.
    32. Dual plated fasteners: pat. US6599071B1; filed 20.07.00; publ. 29.07.03.
    33. Rebak R.B., Muchjin L., Szklarska-Smialowska Z. Hydrogen diffusion and accumulation in automotive fasteners // Corrosion. 1997. Vol. 53 (6). P. 481–488.
    34. Hillier E.M.K., Robinson M.J. Hydrogen embrittlement of high strength steel electroplated with zinc–cobalt alloys // Corrosion Science. 2004. Vol. 46 (3). P. 715–727.
    35. Lonyuk B., Hop R., Hanlon D.N. et al. A study of post plating heat treatment in automotive fastener steels // Proceedings of the 14th Bienniel Conference on Fracture. Cracow, 2002. Vol. 3/3. P. 376–381.
    36. Ferraz M.T., Oliveira M. Steel fasteners failure by hydrogen embrittlement // Ciência & Tecnologia dos Materiais. 2008. Vol. 20 (1–2). P. 128–133.
    37. Jha A.K., Narayanan P.R., Sreekumar K. et al. Hydrogen embrittlement of 3.5Ni–1.5Cr–0.5Mo steel fastener // Engineering Failure Analysis. 2008. Vol. 15 (5). P. 431–439.
    38. Brown S.A., Berman E. Cadmium alternatives for high-strength steel. Naval Air Warfare Center Aircraft Divison Patuxent River, MD, 2011. 191 р.
    39. Chalaftris G., Robinson M.J. Hydrogen re-embrittlement of high strength steel by corrosion of cadmium and aluminium based sacrificial coatings // Corrosion Engineering, Science and Technology. 2005. Vol. 40 (1). P. 28–32.
    40. Figueroa D., Robinson M.J. The effects of sacrificial coatings on hydrogen embrittlement and re-embrittlement of ultra high strength steels // Corrosion Science. 2008. Vol. 50 (4). P. 1066–1079.
    41. ASTM F519-18. Standard test method for mechanical hydrogen embrittlement evaluation of plating/coating processes and service environments. ASTM International, 2018. 19 p.

    S'> (дата обращения: 25.09.2020).

     

    41. Kerans R.J., Hay R.S., Parthasarathy T.A., Cinibulk M.K. Interface Design for Oxidation-Resistant Ceramic Composites // Journal of the American Ceramic Society. 2002. Vol. 85. No. 11. Р. 2599–2632.

    42. Kaya C., Butlera E.G., Selcuk A. et al. Mullite (NextelTM 720) fibre-reinforced mullite matrix composites exhibiting favourable thermomechanical properties // Journal of the European Ceramic Society. 2002. Vol. 22. Р. 2333–2342.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-41-46

УДК: 621.763

Страницы: 41-46

О.Г. Девойно1, А.П. Пилипчук2

[1] Белорусский национальный технический университет, polytech@bntu.by
[2] Учреждение образования «Военная академия Республики Беларусь», varb@mod.mil.by

ОСОБЕННОСТИ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА НА ПАРААРАМИДНУЮ ТКАНЬ

Выполнен анализ способов повышения баллистической стойкости параарамидных тканей. Отмечено определяющее значение трения между нитями баллистической ткани, которое способствует деформации пули и ее остановке. Обоснована целесообразность использования газопламенного напыления для создания покрытий из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) на поверхности параарамидных тканей. Осуществлен выбор материала и оборудования для газотермического напыления. Определены технологические параметры газотермического напыления СВМПЭ на поверхность параарамидных тканей. Показано, что применение газопламенного напыления позволяет создавать поверхностные слои произвольной формы.

Ключевые слова:

сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), газопламенное напыление, покрытие, параарамидная ткань, технологические параметры.

Список литературы

    1. Легкие баллистические материалы / под ред. А. Бхатнагара. М.: Техносфера, 2011. 392 с.
    2. Беспалов И.А., Алексеев М.О., Купрюнин Д.Г. Легкие защитные структуры. М.: РадиоСофт, 2017. С. 368.
    3. Ahmad M.R., Ahmad W.Y.W., Samsuri A., Salleh J., Abidin M.H. Blunt trauma performance of fabric systems utilizing natural rubber coated high strength fabrics // Proceeding of the International Conference on Advancement of Materials and Nanotechnology. 2010. Vol. 1217. No. 1. P. 328–334. DOI: 10.1063/1.3377838.
    4. Сильников М.В., Сильников Н.М., Спивак А.И., Барков Д.Д. Разработка пулестойкого материала из баллистической ткани за счет многоступенчатой обработки химическими составами // Вопросы оборонной техники. Сер. 16: Технические средства противодействия терроризму. 2020. №3–4 (141–142). С. 135–139.
    5. Васильев Н.Н., Спивак А.И., Барков Д.Д. К вопросу повышения защитных свойств тканевых защитных структур // Вопросы оборонной техники. Сер. 16: Технические средства противодействия терроризму. 2019. №3–4 (129–130). С. 130–133.
    6. Игнатова А.В., Долганина Н.Ю., Сапожников С.Б., Шаблей А.А. Поверхностная обработка арамидной ткани и ее влияние на механику фрикционного взаимодействия нитей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Сер.: Механика. 2017. №4. С. 121–137. DOI: 10.15593/perm.mech/2017.4.09.
    7. Gawandi A. Tow pullout behavior of polymer-coated Kevlar fabric // Journal of Materials Science. 2011. Vol. 46. No. 1. P. 77–89. DOI: 10.1007/s10853-010-4819-3.
    8. Karahan M., Jabbar A., Karahan N. Ballistic impact behavior of the aramid and ultra-high molecular weight polyethylene composites // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2015. Vol. 34 (1). Р. 37–48.
    9. Teijin Aramid introduces Twaron ComForte SB3, light weight ballistic fabric for body armor. URL: https://www.teijinaramid.com/en/teijin-aramid-introduces-twaron-comforte-sb3-light-weight-ballistic-fabric-for-body-armor (дата обращения: 18.06.2020).
    10. Ballistic materials handbook. URL: https://www.teijinaramid.com/wp-content/uploads/2019/11/TEIJ_Handbook_Ballistics_2019_DEF.pdf (дата обращения: 18.06.2020).
    11. Михайлин Ю.А. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (часть 1) // Полимерные материалы. 2003. №3. С. 18–21.
    12. Михайлин Ю.А. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (часть 4) // Полимерные материалы. 2003. №7. С. 16–19.
    13. Еренков О.Ю., Ковальчук С.А. Инновационные технологии полимерных композиционных материалов. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2016. 187 с.
    14. Адашкевич С.В., Бакаев А.Г., Жигулин Д.В. Свойства композита на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена // Приборостроение-2016: материалы 9-й Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 23–25 нояб. 2016 г.). Минск: Белорусск. нац. техн. ун-т, 2016. С. 246–247.
    15. Селютин Г.Е., Гаврилов Ю.Ю., Воскресенская Е.Н. и др. Композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена: свойства, перспективы использования // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. №18. С. 375–388.
    16. Белоцерковский М.А., Дубкова В.И., Таран И.И. Получение композиционных покрытий на основе полиэтилена газопламенным методом // Актуальные вопросы машиноведения. 2015. Вып. 4. С. 327–330.
    17. Девойно О.Г., Володько А.С., Пилипчук А.П. Формирование многослойных покрытий из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на поверхности параарамидных тканей методом газопламенного напыления // Машиностроение: респ. межведомств. сб. науч. тр. Минск: БНТУ, 2020. Вып. 32. С. 13–18.
    18. Cherkaev A. Principles of Optimization of Structures Against an Impact // Journal of Physics: Conference Series. 2011. Vol. 319. DOI: 10.1088/1742-6596/319/1/012021.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-47-58

УДК: 519.6:620.1

Страницы: 47-58

Е.Н. Каблов1, В.О. Старцев1

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

ИЗМЕРЕНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБРАЗЦОВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЭКСПОНИРОВАНИИ В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ

Проведен анализ 6–8-летних измерений стандартных метеорологических показателей и температуры поверхности образцов из углепластика КМКУ-3.150.Э0.1, стеклопластика КМКС-4.175.Т10, алюминиевого сплава Д16-АТ с покрытиями ЭП-140 белого и черного цвета, экспонированных на открытых атмосферных стендах и под навесом в условиях Геленджикского и Московского центров климатических испытаний ФГУП «ВИАМ». Показана возможность достоверного прогнозирования температуры поверхности этих материалов в условиях различных климатических зон мультилинейной зависимостью, учитывающей показатели температуры воздуха, интенсивности солнечной радиации, углов склонения и высоты Солнца над горизонтом за период измерений 1–12 мес.

Ключевые слова:

углепластик, стеклопластик, эпоксидное покрытие, температура поверхности, прогнозирование, мультилинейная модель, метеорологические показатели, достоверность.

Список литературы

    1. Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. №4 (37). С. 38–52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.
    2. Каблов Е.Н., Старцев В.О. Системный анализ влияния климата на механические свойства полимерных композиционных материалов по данным отечественных и зарубежных источников (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2018. №2 (51). С. 47–58. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-47-58.
    3. Каблов Е.Н., Старцев В.О. Климатическое старение полимерных композиционных материалов авиационного назначения. 1. Оценка влияния значимых факторов воздействия // Деформация и разрушение материалов. 2019. №12. С. 7–16.
    4. Collings T.A. The effect of observed climatic conditions in the moisture equilibrium level of fibre-reinforced plastics // Composites. 1986. Vol. 17. No. 1. P. 33–41.
    5. Gibbins M.N., Hoffman D.J. Environmental exposure effects on composite materials for commercial aircraft: NASA Contractor Report 3502. Washington D. C., 1982. 87 p.
    6. Dexter H.B. Long-term environmental effects and flight service evaluation of composite materials: NASA Technical Report TM-89067. Washington D. C., 1987. 188 p.
    7. Hoffman D.J., Bielawski W.J. Environmental exposure effects on composite materials for commercial aircraft: NASA Technical Report CR-187478. Washington D. C., 1990. 129 p.
    8. Baker D.J. Ten-Year Ground Exposure of Composite Materials Used on the Bell Model 206L Helicopter Flight Service Program: NASA Technical Paper 3468. Washington D. C., 1994. 54 p.
    9. 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.
    10. Старцев В.О., Куцевич К.Е., Хрулёв К.А., Молоков М.В. Прогнозирование температуры поверхности композиционных материалов на основе клеевых препрегов при экспонировании в климатических условиях // Клеи. Герметики. Технологии. 2017. №9. С. 24–31.
    11. Старцев В.О. Климатическая стойкость полимерных композиционных материалов и защитных покрытий в умеренно-теплом климате: дис. … д-ра техн. наук. М.: ВИАМ, 2018. 308 с.
    12. Pochiraju K.V., Schoeppner G.A., Tandon G.P. Long-Term Durability of Polymeric Matrix Composites // Long-Term Durability of Polymeric Matrix Composites / ed. K.V. Pochiraju, G.P. Tandon, G.A. Schoeppner. Boston: Springer, 2012. 677 p.
    13. Soares C.G., Garbatov Y., Zayed A., Wang G. Influence of environmental factors on corrosion of ship structures in marine atmosphere // Corrosion Science. 2009. Vol. 51. No. 9. P. 2014–2026.
    14. Ray B.C., Rathore D. Enviromental Damage and Degradation of FRP Composites: A Review Report // Polymer Composites. 2015. Vol. 36. No. 3. P. 410–423.
    15. Blikstad M., Sjöblom P.O.W., Johannesson T.R. Long-Term Moisture Absorption in Graphite/Epoxy Angle-Ply Laminates // Journal of Composite Materials. 1984. Vol. 18. No. 1. P. 32–46.
    16. Vodichka R. Accelerated environmental testing of composite material. Melbourn: DSTO Aeronautical and Maritime Research Laboratory, 1998. P. 57.
    17. Николаев Е.В., Барботько С.Л., Андреева Н.П., Павлов М.Р., Гращенков Д.В. Комплексное исследование воздействия климатических и эксплуатационных факторов на новое поколение эпоксидного связующего и полимерных композиционных материалов на его основе. Часть 4. Натурные климатические испытания полимерных композиционных материалов на основе эпоксидной матрицы // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №6 (42). Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 28.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-6-11-11.
    18. Cao M., Liu L., Lei F. et al. Influence of temperature on corrosion behavior of 2A02 Al alloy in marine atmospheric environments // Materials. 2018. Vol. 11. No. 2. P. 22.
    19. Castro L.C., Degues K.M., Cypriano M.G. et al. Evaluation of the thermal performance of different cold materials for urban paving // Ceramica. 2017. Vol. 63. No. 366. P. 203–209.
    20. Zhang Y., Long E., Li Y., Li P. Solar radiation reflective coating material on building envelopes: Heat transfer analysis and cooling energy saving // Energy Exploration & Exploitation. 2017. Vol. 35. No. 6. P. 748–766.
    21. Wang J., Zhang Z., Guo D., Xu C., Zhang K. Study on cooling effect and pavement performance of thermal-resistant asphalt mixture // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. Article ID 6107656. DOI: 10.1155/2018/6107656.
    22. Schulz U. Accelerated testing: nature and artificial weathering in the coatings industry // American coatings literature. 2009. 187 p.
    23. Fisher R.M., Ketola W.D. Surface temperatures of materials in interior exposures and accelerated tests // Accelerated and outdoor durability testing of organic materials / ed. W.D. Ketola, D. Grossman. Philadelphia, USA, 1994. P. 88–114.
    24. Pickett J.E., Sargent J.R. Sample temperatures during outdoor and laboratory weathering exposures // Polymer Degradation and Stability. 2009. Vol. 94. P. 189–195.
    25. Bijl P., Heikkilä A., Syrjälä S., Aarva A., Poikonen A. Modelling of sample surface temperature in an outdoor weathering test // Polymer Testing, 2011. Vol. 30. P. 485–492.
    26. Myers D. Predicting temperatures of exposure panels: models and empirical data // ACS Symposium Series. 1999. Vol. 722. P. 71–84.
    27. Al-Rawahi N., Zurigat Y., Al-Azri N. Prediction of hourly solar radiation on horizontal and inclined surfaces for Muscat/Oman // The Journal of Engineering Research. 2011. Vol. 8. No. 2. P. 19–31.
    28. Burch D., Martin J., VanLandingham M. Computer analysis of a polymer coating exposed to field weather conditions // Journal of Coatings. 2002. Vol. 74. No. 1. P. 75–86.
    29. Burch D., Martin J. Predicting the temperature and relative humidity of polymer coatings in the field // ACS Symposium Series. 1999. Vol. 722. P. 85–107.
    30. 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.
    31. Старцев В.О., Медведев И.М., Старцев О.В. Прогнозирование температуры образцов алюминиевого сплава с эпоксидным покрытием при длительном экспонировании в натурных климатических условиях // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №10 (46). Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 28.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-10-12-12.
    32. 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.
    33. Панин С.В., Старцев В.О., Курс М.Г., Варченко Е.А. Развитие методов климатических испытаний материалов для машиностроения и строительства в ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. №10. С. 50–61.
    34. Панин С.В., Старцев О.В., Кротов А.С. Диагностика начальной стадии климатического старения ПКМ по изменению коэффициента диффузии влаги // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №7. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 28.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-7-9-9.
    35. Булманис В.Н., Старцев О.В. Прогнозирование изменения прочности полимерных волокнистых композитов в результате климатического воздействия. Якутск: Якутский филиал СО АН СССР; Институт физико-технических проблем Севера, 1988. 32 с.
    36. Service Life Prediction of Polymers and Plastics Exposed to Outdoor Weathering / ed. C.C. White, K.M. White, J.E. Pickett. Elsevier, 2018. 342 p.
    37. Vapirov Y.M., Krivonos V.V., Startsev O.V. Interpretation of the anomalous change in the properties of carbon-fiber-reinforced plastic KMU-1u during aging in different climatic regions // Mechanics of Composite Materials. 1994. Vol. 30. No. 2. P. 190–194.
    38. Lebedev M.P., Startsev O.V., Kychkin A.K. Development of climatic tests of polymer materials for extreme operating conditions // Procedia Structural Integrity. 2019. Vol. 20. P. 81–86.
    39. Старцев О.В., Лебедев М.П., Кычкин А.К. Старение полимерных композиционных материалов в условиях экстремально холодного климата // Известия Алтайского государственного университета. 2020. №1 (111). С. 41–51.
    40. Лаптев А.Б., Николаев Е.В., Колпачков Е.Д. Tермодинамические характеристики старения полимерных композиционных материалов в условиях реальной эксплуатации // Авиационные материалы и технологии. 2018. №3 (52). С. 80–88. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-80-88.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-59-70

УДК: 620.178.35

Страницы:

В.С. Ерасов1, Е.И. Орешко1

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

ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (обзор) Часть 1. Основные определения, параметры нагружения, представление результатов испытаний

Проведен обзор по методикам проведения испытаний и представлены результаты испытаний металлических материалов на усталость. Показано, что малоцикловая усталость проходит в условиях упругопластической деформации в микрообъеме материала с первых циклов нагружения. Ее отличительной чертой является влияние на долговечность размера и формы петли механического гистерезиса. Зарождение усталостных микротрещин и образование магистральной трещины происходит на поверхности и в приповерхностных слоях образца.

Ключевые слова:

усталостные испытания, выносливость, усталостная трещина, циклическая трещиностойкость, деформация.

Список литературы

    1. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов: в 2 ч. М.: Машиностроение, 1974. Ч. 2: Механические испытания. Конструкционная прочность. 368 с.
    2. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. Киев: Наукова думка, 1981. 344 с.
    3. Каблов Е.Н. Контроль качества материалов – гарантия безопасности эксплуатации авиационной техники // Авиационные материалы и технологии. 2001. №1. С. 3–8.
    4. 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.
    5. Бузник В.М., Каблов Е.Н., Кошурина А.А. Материалы для сложных технических устройств арктического применения // Научно-технические проблемы освоения Арктики. М.: Наука, 2015. С. 275–285.
    6. Орлов М.Р., Морозова Л.В., Терехин А.М., Наприенко С.А., Автаев В.В. Исследование влияния химико-термической обработки на сопротивление многоцикловой усталости стали 20Х3МВФ в условиях асимметричного цикла нагружения // Деформация и разрушение материалов. 2015. №12. С. 18–24.
    7. Терентьев В.Ф., Кораблева С.А. Усталость металлов. М.: Наука, 2015. 484 с.
    8. Терентьев В.Ф., Петухов А.Н. Усталость высокопрочных металлических материалов. М.: ИМЕТ РАН–ЦИАМ, 2013. 515 с.
    9. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука, 2003. 254 с.
    10. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Физическая механика реальных материалов. М.: Наука, 2004. С. 115–169.
    11. Ерасов В.С., Орешко Е.И., Луценко А.Н. Площадь свободной поверхности как критерий хрупкого разрушения // Авиационные материалы и технологии. 2017. №2 (47). С. 69–79. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-2-69-79.
    12. Ерасов В.С., Орешко Е.И. Силовой, деформационный и энергетический критерии разрушения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №10 (58). Ст. 11. URL: http://viam-works.ru (дата обращения: 25.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-10-11-11.
    13. Ерасов В.С., Орешко Е.И., Луценко А.Н. Образование новых поверхностей в твердом теле на стадиях упругой и пластической деформаций, начала и развития разрушений // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №2 (62). Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-2-12-12.
    14. Ерасов В.С., Орешко Е.И. Причины зависимости механических характеристик трещиностойкости материала от размеров образца // Авиационные материалы и технологии. 2018. №3 (52). С. 56–64. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-56-64.
    15. Гоц А.Н. Расчеты на прочность при переменных напряжениях. Владимир: ВлГУ, 2012. 138 с.
    16. Трощенко В.Т. Рассеянное усталостное повреждение металлов и сплавов. Сообщение 1. Неупругость, методы и результаты исследования // Проблемы прочности. 2005. №4. С. 5–32.
    17. Гурьев А.В., Митин В.Я. Особенности развития локальных микронеоднородных деформаций и накопление усталостных повреждений в углеродистых сталях // Проблемы прочности. 1978. №11. С. 19–23.
    18. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964. 275 с.
    19. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний: справочник. М.: Металлургия, 1978. 304 с.
    20. Степнов М.Н., Шаврин А.В. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: справочник. М.: Машиностроение, 2005. 400 с.
    21. Ерасов В.С. Физико-механические характеристики как основные интегральные показатели качества авиационных конструкционных материалов: метод. пособие. М.: ВИАМ, 2011. 16 с.
    22. Агамиров Л.В. Методы статистического анализа механических испытаний: справочник. М.: Интернет Инжиниринг, 2004. 128 с.
    23. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов: в 2 ч. М.: Машиностроение, 1974. Ч. 1: Деформация и разрушение. С. 374–414.
    24. Белов В.К., Рудзей  Г.Ф., Калюта А.А. Повышение усталостной долговечности заклепочных и сварных соединений авиационных конструкций технологическими методами. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. 180 с.
    25. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность: справочное пособие. М.: Машиностроение, 1975. 488 с.
    26. Захарченко К.В. Метод исследования закономерностей периодического деформирования и связанных с ними диссипативных процессов при усталости авиационных материалов: дис. … канд. техн. наук. Новосибирск: НГТУ, 2018. 185 с.
    27. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.
    28. Романов А.Н. Проблемы материаловедения в механике деформирования и разрушения на стадии образования трещин. Часть 14. Связь статических и циклических свойств конструкционных материалов // Вестник научно-технического развития. 2017. №4 (116). С. 31–43.
    29. Махутов Н.А. Малоцикловая усталость // Машиностроение: энциклопедия: в 40 т. М.: Машиностроение, 2010. Т. II-I: Физико-механические свойства. Испытания металлических материалов. С. 217–285.
    30. Махутов Н.А., Москвитин Г.В. Влияние условий нагружения на накопление повреждений и разрушение // Машиностроение: энциклопедия: в 40 т. М.: Машиностроение, 2010. Т. II-I: Физико-механические свойства. Испытания металлических материалов. С. 220–221.
    31. Вахромеев А.М. Определение циклической долговечности материалов и конструкций транспортных средств: метод. указания. М.: МАДИ, 2015. 64 с.
    32. Штремель М.А. О единстве в многообразных процессах усталости // Деформация и разрушение материалов. 2011. №6. С. 1–12.
    33. Трощенко В.Т., Хамаза Л.А. Усталость и циклическая неупругость аустенитной стали после длительной эксплуатации при различных режимах нагружения // Проблемы прочности. 2012. №5. С. 5–14.
    34. Трощенко В.Т., Хамаза Л.А. Деформационные кривые усталости сталей и методы определения их параметров. Сообщение 1. Традиционные методы // Проблемы прочности. 2010. №6. С. 26–43.
    35. Трощенко В.Т. Рассеянное усталостное повреждение металлов и сплавов. Сообщение 3. Деформационные и энергетические критерии // Проблемы прочности. 2006. №1. С. 5–31.
    36. Подживотов Н.Ю., Ерасов В.С., Орешко Е.И. О методах оценки статической прочности материалов, полученных с помощью аддитивных технологических процессов // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2017. №10. С. 54–59.
    37. Ерасов В.С., Автаев В.В., Орешко Е.И., Яковлев Н.О. Преимущества «жесткого» нагружения при испытаниях на статическое и повторно-статическое растяжение // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №9 (69). Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-9-92-104.
    38. ГОСТ 25.502–79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Стандартинформ, 2005. 50 с.
    39. ГОСТ 25.504–82. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. М.: Стандартинформ, 1988. 132 с.
    40. ASTM E1823-13. Standard Terminology Relating to Fatigue and Fracture Practice Testing. American Society for Testing and Materials, 2013. 25 p.
    41. ASTM E466-15. Standard Practice for Conducting Force Controlled Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials. American Society for Testing and Materials, 2015. 6 p.
    42. ASTM E468-18. Standard Practice for Presentation of Constant Amplitude Fatigue Tests Results for Metallic Materials. American Society for Testing and Materials, 2019. 6 p.
    43. ASTM E606/E606M-19. Standard Test Method for Strain-Controlled Fatigue Testing. American Society for Testing and Materials, 2018. 16 p.
    44. ISO 12106:2017(en). Metallic Materials – Fatigue Testing – Axial-Strain-Controlled Method. ISO: Geneva, 2017. 38 p.
    45. Metallic Materials Properties Development and Standardization (MMPDS-12). Atlantic City: Federal Aviation Administration, 2017. 2520 р.
    46. Расчетные значения характеристик авиационных металлических конструкционных материалов: авиационный справочник. М.: ОАК; ЦАГИ, 2013. 302 с.
    47. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 525 с.
    48. Коновалов В.В. Методология аттестации конструкционных металлических материалов планера самолета // Труды ЦАГИ. 2013. Вып. 2725. С. 21–80.
    49. Терентьев В.Ф. Полная кривая усталости металлов и сплавов // Технология металлов. 2004. №6. С. 12–16.
    50. Орешко Е.И., Ерасов В.С., Луценко А.Н., Терентьев В.Ф., Слизов А.К. Построение диаграмм деформирования в трехмерном пространстве σ–ε–t // Авиационные материалы и технологии. 2017. №1 (46). С. 61–68. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-61-68.
    51. Орешко Е.И., Ерасов В.С., Крылов В.Д. Построение трехмерных диаграмм деформирования для анализа механического поведения материала, испытанного при различных скоростях нагружения // Авиационные материалы и технологии. 2018. №2 (51). С. 59–66. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-59-66.
    52. Орешко Е.И., Ерасов В.С., Ястребов А.С. Прогнозирование прочностных и деформационных характеристик материалов при испытаниях на растяжение и ползучесть // Материаловедение. 2019. №2. С. 3–8.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-71-78

УДК: 536.24

Страницы: 71-78

Д.Я. Баринов1, П.С. Мараховский1, А.В. Зуев1

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

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕСТРУКЦИИ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СТЕКЛОПЛАСТИКА

Предложены физическая и математическая модели тепло- и массопереноса в стеклопластике, используемом в качестве деструктирующего теплозащитного материала спускаемых аппаратов капсульного типа. Для обеспечения математической модели исходными данными проведены экспериментальные исследования теплофизических характеристик материала и кинетических параметров деструкции. Проведено моделирование деструкции образца материала при спуске в атмосфере Земли по типовой траектории для различных областей теплозащитного щита, в результате чего определены зависимости температур от времени полета и глубина прококсованного слоя.

Ключевые слова:

деструкция, тепловая защита, математическая модель, температурные поля, глубина прококсованного слоя.

Список литературы

    1. Доспехи для «Бурана». Материалы и технологии ВИАМ для МКС «Энергия–Буран» / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: Наука и жизнь, 2013. 128 с.
    2. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита. М.: Энергия, 1976. 392 с.
    3. Прудников И.С. Решение «проблемы №1» // Авиация и космонавтика. 1994. № 1-2. URL: http://www.astronaut.ru/bookcase/article/article76.htm?reload_coolmenus (дата обращения: 02.07.2020).
    4. Crouch R.K., Walberg G.D. An investigation on ablation behavior of AVCOAT 5026/39M over a wide range of thermal environments // NASA Technical Memorandum. 1969. No. X-1778. 36 p.
    5. Каблов Е.Н., Петрушин Н.В. Компьютерный метод конструирования литейных жаропрочных никелевых сплавов // Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина. М.: Наука, 2006. С. 56–78.
    6. Барботько С.Л., Вольный О.С., Шуркова Е.Н. Построение феноменологической модели, описывающей изменение характеристики горючести (продолжительности остаточного горения) в зависимости от толщины полимерного материала // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2018. №10 (70). Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 17.06.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-10-107-116.
    7. Барботько С.Л., Вольный О.С., Кириенко О.А., Шуркова Е.Н. Построение математической модели и расчет температур образцов при испытаниях на огнестойкость // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2017. №7 (55). Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.07.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-7-12-12.
    8. 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.
    9. Куцевич К.Е., Дементьева Л.А., Лукина Н.Ф. Свойства и назначение полимерных композиционных материалов на основе клеевых препрегов // Труды ВИАМ: элекрон. науч.-техн. журн. 2016. №8 (44). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 09.07.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-7-7.
    10. Баринов Д.Я., Просунцов П.В. Моделирование теплопереноса в слое разлагающегося материала теплозащитного покрытия спускаемого аппарата // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2016. №6. C. 22–32. DOI: 10.18698/0236-3941-2016-6-22-32.
    11. Елисеев О.А., Наумов И.С., Смирнов Д.Н., Брык Я.А. Резины, герметики и огне-теплозащитные материалы // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 437–451. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-437-451.
    12. ГОСТ 29127–91. Пластмассы. Термогравиметрический анализ полимеров. Метод сканирования по температуре. М.: Изд-во стандартов, 2004. 5 с.
    13. ASTM E 1461–01. Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method. 2001. P. 1–13.
    14. ГОСТ Р 56754–2015. Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 4. Определение удельной теплоемкости. М.: Стандартинформ, 2016. 14 с.
    15. Thermokinetics software. URL: https://www.netzsch-thermal-analysis.com/ms/products-solutions/software/netzsch-advanced-software/thermokinetics (дата обращения: 01.07.2020).
    16. Баринов Д.Я., Оспенникова О.Г., Мараховский П.С., Зуев А.В. Изучение динамики прогрева деструктирующего теплозащитного материала методом математического моделирования температурных полей // Труды ВИАМ: элекрон. науч.-техн. журн. 2019. №8 (80). Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 01.07.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-8-109-118.
    17. ГОСТ 4401–81. Атмосфера стандартная. Параметры. М.: Изд-во стандартов, 1981. 180 с.
    18. MSC.Marc: инструкция пользователя. MSC Software Corporation, 2013. Vol. A: Theory and User Information. 876 p.

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-79-85

УДК: 620.1

Страницы: 79-85

Н.О. Яковлев1, А.А. Селиванов1, И.В. Гулина1, А.В. Гриневич1

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

К ВОПРОСУ О ДОЛГОВЕЧНОСТИ ШАРНИРНО-БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Рассматривается вопрос о долговечности шарнирно-болтовых соединений в условиях воздействия коррозионной среды. Приведен анализ напряженно-деформированного состояния материала проушин в соединениях с натягом. Установлена возможность коррозионного растрескивания для проушин в случае воздействия коррозионной среды. Получено экспериментальное подтверждение разрушения материала проушин в соединении с натягом. Предложена разработка методики испытания конструкционных материалов при длительном действии постоянных напряжений и коррозионной среды в условиях заданной деформации.

Ключевые слова:

шарнирно-болтовое соединение, проушина, коррозионная среда, натяг, коррозионное растрескивание.

Список литературы

    1. Бойцов Б.В., Кишкина С.И., Кравченко Г.Н., Афанасьев П.П., Анисимова Н.В. Долговечность шарнирно-болтовых соединений летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1996. 256 с.
    2. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность. Новосибирск: Наука, 2005. 1110 с.
    3. Лепов В.В. Надежность и ресурс технических систем в экстремальных условиях эксплуатации // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. №86 (6). С. 36–39.
    4. Баутин А.А., Свирский Ю.А., Панков А.В. Мониторинг состояния конструкции с помощью анализа кинетики местного напряженно-деформированного состояния // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. №85 (2). С. 42–47.
    5. Каблов Е.Н., Гриневич А.В., Ерасов В.С. Характеристики прочности металлических авиационных материалов и их расчетные значения // 75 лет. Авиационные материалы. М.: ВИАМ, 2007. С. 370–379.
    6. Гриневич А.В., Яковлев Н.О., Скрипачев С.Ю., Нужный Г.А. Коррозионное растрескивание сталей различной прочности в условиях постоянного раскрытия трещины // Деформация и разрушение материалов. 2019. №1. С. 43–48.
    7. Ерасов В.С., Яковлев Н.О., Нужный Г.А. Квалификационные испытания и исследования прочности авиационных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 440–448.
    8. Майнсков В.Н. Проектирование соединения элементов авиационных конструкций: учеб. пособие. Самара, 2006. 72 с.
    9. 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.
    10. Справочник машиностроителя: в 6 т. / под ред. С.В. Серенсена. М.: Машгиз, 1962. Т. 3. 652 с.
    11. Греченцев Е.С., Ильяшенко А.А. Соединения с натягом. Расчеты, проектирование, изготовление. М.: Машиностроение, 1981. 247 с.
    12. Каблов Е.Н., Гриневич А.В., Луценко А.Н., Ерасов В.С., Нужный Г.А., Гулина И.В. Исследование кинетики разрушения конструкционных алюминиевых сплавов при длительном действии постоянной нагрузки и коррозионной среды с использованием образца нового типа // Деформация и разрушение материалов. 2016. №10. С. 42–48.
    13. Виноградов С.С., Никифоров А.А., Демин С.А., Чесноков Д.В. Защита от коррозии углеродистых сталей // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 242–263. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-242-263.
    14. Махутов Н.А., Макаренко И.В., Макаренко Л.В. Кинетика разнонаправленности упругопластического разрушения при учете анизотропии свойств материала // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. №86 (1). С. 44–50.
    15. Judt P.O., Ricoeur A., Zinek G. Crack path prediction in rolled aluminum plates with fracture toughness orthotropy and experimental validation // Engineering Fracture Mechanics. 2015. Vol. 138. P. 33–48.
    16. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М. Обзор зарубежного опыта исследований коррозии и средств защиты от коррозии // Авиационные материалы и технологии. 2015. №2 (35). С. 76–87. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-76-87.
    17. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М. Коррозионная агрессивность приморской атмосферы. Ч. 2. Новые подходы к оценке коррозивности приморских атмосфер // Коррозия: материалы и защита. 2016. №1. С. 1–15.
    18. Панова И.М., Панов А.Д. Анализ надежности соединений с натягом в особых условиях эксплуатации // Науковедение: интернет-журнал. 2017. Т. 9. №4. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/26TVN417.pdf (дата обращения: 12.06.2020)

     

Полнотекстовая версия

DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-86-94

УДК: 620.193

Страницы: 86-94

М.Г. Абрамова1

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

К ВОПРОСУ О ПОДТВЕРЖДЕНИИ ИДЕНТИЧНОСТИ МЕХАНИЗМА КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ  (обзор) Часть 1. Атмосферная коррозия

Представлен обзор ускоренных методов коррозионных исследований алюминиевых сплавов, при которых механизм разрушения идентичен коррозии в естественных условиях. В качестве критериев идентичности рассмотрены такие показатели, как кинетика развития процессов коррозии, соответствие видов коррозионных повреждений, морфология поверхности, особенности излома образцов, а также состав продуктов коррозии.

Ключевые слова:

механизм коррозии, коррозия, натурные климатические испытания, натурно-ускоренные испытания, ускоренные лабораторные испытания, алюминиевые сплавы.

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. Абрамова М.Г., Луценко А.Н., Варченко Е.А. Об особенностях подтверждения соответствия климатической стойкости материалов авиационного назначения на всех этапах жизненного цикла (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2020. №1 (58). С. 86–94. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-86-94.
    3. Лаптев А.Б., Луценко А.Н., Скрипачев С.Ю. Стандартизация климатической квалификации изделий // Стандарты и качество. 2016. №11. С. 82–85.
    4. Гриневич А.В., Луценко А.Н., Каримова С.А. Расчетные характеристики металлических материалов с учетом влажности // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №7. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 03.05.2019). DOI:10.18577/2307-6046-2014-0-7-10-10.
    5. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения – основа инноваций, технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект и технологии. 2016. №2 (14). С. 16–21.
    6. Антипов В.В. Перспективы развития алюминиевых, магниевых и титановых сплавов для изделий авиационно-космической техники // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 186–194. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-186-194.
    7. Курс М.Г., Кутырев А.Е., Фомина М.А. Исследование коррозионного разрушения деформируемых алюминиевых сплавов при лабораторных и натурных испытаниях // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2016. №8 (44). Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 18.08.2016). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-10-10.
    8. Курс М.Г., Кутырев А.Е., Киричок П.Ф., Фомина М.А. Ускоренные и циклические коррозионные испытания авиационных материалов // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №10 (82). Ст. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 22.10.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-61-75.
    9. Стрекалов П.В., Панченко Ю.М., Жиликов В.П. и др. Ускоренные испытания сплава Д16 в соляном тумане. Масса удержанных хлоридов, коррозия, механические свойства // Коррозия: материалы, защита. 2007. №10. С. 1–8.
    10. LeBozec N., Blandin N., Thierry D. Accelerated corrosion tests in the automotive industry: A comparison of the performance towards cosmetic corrosion // Materials and Corrosion. 2008. Vol. 59. No. 11. P. 889–894.
    11. Blanc C., Mankowsky G. Susceptibility to pitting corrosion of 6056 aluminium alloy // Corrosion science. 1997. Vol. 39. No. 5. P. 949–959.
    12. 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.
    13. 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.
    14. Акимов Г.В. Теория и методы исследования коррозии металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1945. 361 с.
    15. Evans U.R. The corrosion and oxidation of metals. London: Edward Arnold Ltd., 1960. 324 р.
    16. Кеше Г. Коррозия металлов. Физико-химические принципы и актуальные проблемы. М.: Металлургия, 1984. С. 50–76.
    17. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1969. 448 с.
    18. Синявский В.С., Вальков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1986. 368 с.
    19. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. 472 с.
    20. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Пассивность и защита металлов от коррозии. М.: Наука, 1965. С. 12–17.
    21. Soltis J. Passivity breakdown, pit initiation and propagation of pits in metallic materials // Corrosion Science. 2015. No. 90. P. 5–22.
    22. Гриневич А.В., Нужный Г.А., Гулина И.В. Поиск критерия коррозионной повреждаемости // Авиационные материалы и технологии. 2014. №S4. С. 29–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s4-29-33.
    23. Курс М.Г., Гончаров А.А. Исследование коррозионного разрушения деформируемых алюминиевых сплавов при натурно-ускоренных испытаниях. Часть 2. Питтинговая коррозия // Вопросы материаловедения. 2019. №1 (97). С. 175–187.
    24. Абрамова М.Г., Гончаров А.А. Межкристаллитная коррозия деформируемых алюминиевых сплавов при натурных и натурно-ускоренных климатических испытаниях // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №11 (83). Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 18.11.2019). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-11-85-94.
    25. ГОСТ 9.908–85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. М.: Изд-во стандартов, 1999. 34 с.
    26. ГОСТ 9.021–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Алюминий и сплавы алюминиевые. Методы ускоренных испытаний на межкристаллитную коррозию. М.: Стандартинформ, 1974. 4 с.
    27. ГОСТ 9.904–82. Единая система защиты от коррозии и старения. Сплавы алюминиевые. Метод ускоренных испытаний на расслаивающую коррозию. М.: Изд-во стандартов, 1983. 10 с.
    28. ГОСТ 9.019–74. Единая система защиты от коррозии и старения. Сплавы алюминиевые и магниевые. Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание. М.: Изд-во стандартов, 1982. 17 с.
    29. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1984. 49 с.
    30. ГОСТ 25.502–79. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1981. 64 с.
    31. Семенов А.М., Синявский В.С., Калинин В.Д. Коррозионная стойкость алюминий-литиевых сплавов в различных климатических условиях // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014. Т. 50. №2. С. 211.
    32. Семенычев В.В. Коррозионная стойкость листов сплава Д16ч.-Т в морских субтропиках // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №7. Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 31.03.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-7-11-11.
    33. Семенычев В.В. Коррозионная стойкость образцов сплава 1201 в морских субтропиках // Коррозия: материалы, защита. 2015. №3. С. 1–5.
    34. Каблов Е.Н., Морозова Л.В., Григоренко В.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 // Материаловедение. 2017. №1. С. 41–48.
    35. Laptev A., Kurs M., Lonskaya N., Davydov D., Averina A. Investigation of corrosion damage of hydration aluminium alloys at full-scale accelerated tests // International Journal of Engineering & Technology. 2018. Vol. 7 (4). P. 5061–5066.
    36. Жегина И.П., Григоренко В.Б., Морозова Л.В., Фомина М.А. Исследование изменения состояния поверхностных слоев алюминий-литиевых сплавов 1441 и В-1469 при комплексном воздействии напряжений и коррозионно-активной среды // Авиационные материалы и технологии. 2014. №S4. С. 65–69. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s4-65-69.
    37. Исходжанова И.В., Орлов М.Р., Григоренко В.Б., Лаптева М.А. Применение метода конфокальной лазерной сканирующей микроскопии для исследования коррозионных повреждений // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2015. №4. Ст. 11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 18.01.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-4-11-11.
    38. Быценко О.А., Григоренко В.Б., Лукина Е.А., Морозова Л.В. Развитие методов металлофизических исследований: методологические вопросы и практическая значимость // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 498–515. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-498-515.
    39. Карпов В.А., Ковальчук Ю.Л., Авдеев Ю.П. и др. Стандарты для натурных климатических испытаний материалов на климатических станциях // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2014. №2. С. 2–5.
    40. Курс М.Г., Лаптев А.Б., Кутырев А.Е., Морозова Л.В. Исследование коррозионного разрушения деформируемых алюминиевых сплавов при натурно-ускоренных испытаниях. Часть 1 // Вопросы материаловедения. 2016. №1 (85). С. 116–126.
    41. Курс М.Г. Метод расчета интегрального коэффициента коррозионного разрушения листов из деформируемых алюминиевых сплавов при натурно-ускоренных испытаниях: дис. ... канд. техн. наук. М.: ВИАМ, 2016. 147 с.
    42. Жиликов В.П., Каримова С.А., Лешко С.С., Чесноков Д.В. Исследование динамики коррозии алюминиевых сплавов при испытании в камере солевого тумана (КСТ) // Авиационные материалы и технологии. 2012. №4. С. 18–22.
    43. Абрамова М.Г. Натурно-ускоренные испытания алюминиевых сплавов при испытаниях на станциях континентального и морского типа // Авиационные материалы и технологии. 2020. №3 (60). С. 57–65. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-3-57-65.
    44. Knight S.P., Salsgaras M., Trueman A.R. The study of intergranular corrosion in aircraft aluminum alloys using X-ray tomography // Corrosion science. 2011. No. 53. P. 727–734.
    45. Roberge P.R., Trethewey K.R. The fractal dimension of corroded aluminium surfaces // Journal of Applied Electrochemistry. 1995. Vol. 25. Is. 10. P. 962–966.
    46. Horvath V.K., Herrmann H.J. The fractal dimension of corrosion cracks // Chaos, Solitons & Fractals. 1991. No. 5. P. 395–400.
    47. Морозова Л.В., Исходжанова И.В. Исследование закономерностей изменения рельефа поверхности образцов из алюминий-литиевых сплавов методом лазерной микроскопии // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2014. №10. Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 18.01.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-10-8-8.
    48. Курс М.Г., Фомина М.А. Исследование закономерностей коррозионного разрушения деформируемых алюминиевых сплавов при лабораторных и натурных испытаниях // Фундаментальные исследования и последние достижения в области литья, деформации, термической обработки и защиты от коррозии алюминиевых сплавов: сб. докл. конф. М.: ВИАМ, 2015. С. 21.
    49. Syed S. Influence of the environment on atmospheric corrosion of aluminium // Corrosion Engineering Science and Technology. Taylor & Francis, 2010. P. 282–287. DOI: 10.1179/147842208x373182.
    50. Григоренко В.Б., Морозова Л.В. Применение растровой электронной микроскопии для изучения начальных стадий разрушения // Авиационные материалы и технологии. 2018. №1 (50). С. 77–87. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-1-77-87.

Полнотекстовая версия