WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Под MAX-фазой понимается тройная система Mn+1AXn с гексагональной плотной упаковкой, где M – переходный металл; A – элемент A–подгруппы таблицы Менделеева; X – углерод или азот (и возможно - бор). Среди множества MAX-фаз, синтезированных к настоящему времени, наибольший интерес, с позиций уровня их свойств, представляют MAX-фазы на основе титана: Ti2AlC, Ti2AlN, Ti3AlC2, особенно Ti3SiC2 и Ti3SiВ2. Именно свойства этих материалов позволили М. Барзоу (Дрессельский университет, США) построить диаграмму сопоставления температуры разрушения при нагрузке МПа за 10000 часов (Tp) и температуры окисления на глубину 2,5 мм за часов (T0) для различных материалов. Эта диаграмма сопоставления (Tp) (T0), наряду с данными о термостабильности и жаростойкости MAX-фаз в аргоне (до 1700 0С) и на воздухе (до 1500 0С) соответственно, свидетельствует об их высокой перспективности для авиадвигателестроения. Еще одним достоинством этих материалов является их хорошая технологичность, т. е.

возможность формообразования стандартными методами механической обработки. В настоящей работе на поверхность цилиндрических образцов из сплава ЖС26НК были нанесены в тлеющем разряде покрытия толщиной мкм, содержащие наиболее жаростойкую из известных MAX-фазу Ti3SiB2. Эти образцы были исследованы методами электронной Оже-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и оптической металлографии. Некоторые результаты этого исследования представлены на рис. 9.

а б 20 мкм Рисунок 9 - Микроструктура в поверхностном слое и топография поверхности образцов из сплава ЖС26НК с покрытием системы титан – кремний – бор, полученным в тлеющем разряде.

Микротвердость покрытия достигала 1800±50 ед. HV при нагрузке 2 Н, а шероховатость была на уровне шероховатости исходных образцов Ra=0,24±0,мкм. Предел выносливости при 975 С составлял 240 МПа, что полностью соответствует исходным образцам. Жаростойкость покрытий на основе МАХфаз проверялась при температуре 950 0С и термоэкспозициях 100, 200, 300, и 500 часов (рис. 10). Видно, что применение покрытий на основе МАХ-фаз, полученных в тлеющем разряде, позволяет более чем в 4 раза повысить жаростойкость лопаток из сплава ЖС26НК, что наряду с возможностью изготовления всей лопатки из МАХ-материалов свидетельствует о высокой перспективности их использования в авиадвигателестроении.

100 200 300 400 60 50 40 NiCrAlY TinSiBn-30 20 10 0 100 200 300 400 термоэкспозиция, час Рисунок 11 - Кинетические кривые окисления для цилиндрических монокристаллических образцов из сплава ЖС26НК с жаростойким вакуумнодуговым покрытием СДП-2 и покрытием на основе МАХ-фаз.

-удельный привес, мг/мм x10 ) В заключении диссертации сформулированы следующие выводы:

1. Экспериментально показано, что с помощью облучения сильноточным импульсным электронным пучком микросекундной длительности удается модифицировать 20-25-микронные поверхностные слои лопаток из жаропрочных никелевых сплавов с жаростойкими покрытиями СДП-2.

Установлено, что при облучении в поверхностных слоях лопаток, в зависимости от величины плотности энергии в импульсе, протекают процессы: плавления, перераспределения элементов, кратерообразования, абляции, высокоскоростной кристаллизации из расплава, изменения фазового состава и микроструктуры, формирования остаточных сжимающих напряжений и др.

2. Изучено влияние режимов электронно-лучевой и финишной термической обработок на эксплуатационные свойства лопаток из жаропрочных никелевых сплавов ЖС6У и ЖС26НК с жаростойким покрытием СДП-2.

Показано, что, используя обработку сильноточным импульсным электронным пучком на ускорителе «GESA-1» при энергии электронов 115120 кэВ и плотности энергии 42-45 Дж/см2, удается повысить следующие характеристики лопаток: предел выносливости - на 10 %; жаростойкость – более чем в 3 раза.

3. Показано, что сильноточный импульсный электронный пучок микросекундной длительности является высокоэффективным инструментом для контроля адгезии покрытий к подложке и для ремонта лопаток турбины из жаропрочных никелевых сплавов с жаростойкими покрытиями.

Применение СИЭП позволяет удалять за один импульс поврежденные при эксплуатации поверхностные слои толщиной от 5 мкм до 10 мкм за импульс при плотности энергии 50-55 Дж/см2.

4. Экспериментально доказано, что непосредственно после электроннолучевого удаления с поверхности лопаток 1-й ступени ТВД РДповрежденного во время эксплуатации покрытия СДП-2 основные свойства лопаток ухудшаются (возрастает шероховатость поверхности, снижается предел выносливости, формируются остаточные растягивающие напряжения). Для достижения уровня эксплуатационных свойств исходных лопаток, необходимо осуществлять технологический процесс ремонта лопаток в несколько операций: 005 – удаление покрытия (w=50-55 Дж/см2);

010 - выглаживание микрорельефа (w=42-45 Дж/см2); 015 - контроль состояния поверхности; 020 – финишная термообработка для снятия остаточных растягивающих напряжений; 025 – нанесение нового покрытия.

5. На основании результатов усталостных и коррозионных испытаний, а также исследований физико-химического состояния поверхностных слоев серийных и модифицированных электронным пучком лопаток, разработан технологический процесс электронно-лучевой обработки лопаток 1-й ступени ротора ТВД. Принято решение о внедрении разработанной технологии в серийное производство ГТД (двигатели РД33 и РД1700) на ММП им. В. В. Чернышева, после завершения длительных натурных испытаний на технологическом изделии, дополнительных усталостных испытаний и оснащения технологического участка серийным оборудованием для облучения лопаток (ускорители «ГЕЗА-ММП», изготовленные в НИИЭФА по заказу ММП им. В.В. Чернышева).

6. В результате критического анализа литературных данных, комплексных исследований физико-химического состояния поверхностных слоев изготовленных образцов-свидетелей и лопаток турбины газотурбинных двигателей РД33 и РД1700 из жаропрочных никелевых сплавов (ЖС6У и ЖС26НК с жаростойким покрытием СДП-2) и экспериментов по получению покрытий на основе МАХ-фаз установлено, что наиболее перспективным материалом для жаростойкого покрытия на лопатках из никелевых сплавов является МАХ-покрытия на основе Ti3SiB2, причем в качестве метода нанесения выбрано осаждение в тлеющем разряде. Впервые осаждением в тлеющем разряде с последующим облучением сильноточным импульсным электронным пучком в режиме термообработки получены жаростойкие покрытия на основе системы «титан-кремний–бор» толщиной 30 мкм.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Mechanisms of operating property alterations of EP866sh and EP718ID steel blades modified by intense pulsed electron beams/ V.A. Shulov, V.I. Engelko, A.G. Paikin, A.V. Kraynikov, A.F. Lvov, K.I. Tkachenko // ж. Известия вузов. Физика. – 2006.

- №8. Приложение. - с. 248-250.

2. Mechanisms of operating property alterations of +-titanium alloy blades modified by intense pulsed electron beams/ V.A. Shulov, V.I. Engelko, A.G. Paikin, A.V.

Kraynikov, A.F. Lvov, A.D. Teryaev, K.I. Tkachenko // ж. Известия вузов.

Физика. – 2006. - №8. Приложение. - с. 251-254.

3. Перспективы применения концентрированных импульсных потоков энергии при изготовлении и ремонте деталей машин. ч. 1. Физико-химическое состояние./ А.Б. Белов, А.В. Крайников, А.Ф. Львов, А.Г. Пайкин, В.А. Шулов, В.И. Энгелько, К.И. Ткаченко, Г.Е. Ремнев.// ж. Двигатель, 2006, №1(43), с. 6-8.

4. Перспективы применения концентрированных импульсных потоков энергии при изготовлении и ремонте деталей машин. ч. 2. Свойства./ А.Б. Белов, А.В.

Крайников, А.Ф. Львов, А.Г. Пайкин, В.А. Шулов, В.И. Энгелько, К.И.

Ткаченко, Г.Е. Ремнев.// ж. Двигатель, 2006, №2(44), с. 8-11.

5. Кратерообразование на поверхности деталей из жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАВ-Ш при облучении сильноточными импульсными электронными пучками /В. А. Шулов, А. Г. Пайкин, А.Ф. Львов, В.И. Энгелько, К.И. Ткаченко, А.В. Крайников, А.Д. Теряев // ж. Упрочняющие технологии и покрытия, 2006, №10, с. 9-15.

6. А.Г. Пайкин, В.А. Шулов А.В. Крайников, А.Ф. Львов, А.Д. Теряев, В.И.

Энгелько, Г.Е. Ремнев Перспективные технологии обработки поверхности при изготовлении и ремонте лопаток ГТД из титановых сплавов с применением мощных ионных и сильноточных электронных пучков. // Материалы международной конференции Ti-2006 в СНГ, 2006, Суздаль, 21-23 мая, 190205.

7. Кратерообразование на поверхности деталей из титановых сплавов при облучении сильноточными импульсными электронными пучками /В. А.

Шулов, А. Г. Пайкин, А.Ф. Львов, В.И. Энгелько, К.И. Ткаченко, А.В.

Крайников, А.Д. Теряев, Д.А. Теряев // ж. Упрочняющие технологии и покрытия, 2007, №1, с.19-25.

8. Электронно-лучевые технологии обработки поверхностей деталей ГТД / Белов А.Б., Крайников А.В., Львов А.Ф., Пайкин А.Г., Теряев А.Д., Шулов В.А.// Материалы 13 Международной конференции «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред», Москва2007, МАИ, с. 39-40.

9. Структурные изменения в поверхностных слоях деталей из титановых сплавов ВТ6 и ВТ9 при облучении импульсными электронными пучками / А.Г.

Пайкин, А.Д. Теряев, В.А. Шулов, А.В. Крайников, В.И. Энгелько, К.И.

Ткаченко, Г.А. Вязьменова // Материалы 7 Междун. конф. по взаимодействию излучений с твердым телом, Минск, 2007, с. 146-148.

10. Модификация сильноточными импульсными электронными пучками жаростойкого вакуумно-дугового покрытия NiCrAlY, нанесенного на поверхность лопаток из никелевого сплава ЖС26НК/ А.В. Крайников, А.Г.

Пайкин, В.А. Шулов, О.А. Быценко, В.И. Энгелько, К.И. Ткаченко// Материалы 7 Междун. конф. по взаимодействию излучений с твердым телом, Минск, 2007, с. 197-199.

11. Нанесение эрозионно-стойких нанопокрытий TiSiB, содержащих МАХ-фазу, на поверхность деталей из сплава Ti6Al4V вакуумно-плазменным методом с сепарацией плазмы от капельной фракции/ А.В. Крайников, А.Г. Пайкин, В.А.

Шулов, О.А. Быценко, В.М. Горохов // Материалы 7 Междун. конф. по взаимодействию излучений с твердым телом, Минск, 2007, с. 262-264.

12. А.Г. Пайкин, В.А. Шулов А.В. Крайников, А.Д. Теряев, В.И. Энгелько, Г.Е.

Ремнев Перспективные технологии обработки поверхности при изготовлении и ремонте лопаток ГТД из титановых сплавов с применением мощных ионных и сильноточных электронных пучков. // Физика и химия обработки материалов, 2007, №3, с. 44-55.

13. Технологические основы модифицирования поверхности деталей из жаропрочных никелевых сплавов с жаростойким NiCrAlY покрытием с применением сильноточных импульсных электронных пучков /А.Г.Пайкин, А.В.Крайников, В.А.Шулов, О.А.Быценко, В.И.Энгелько, К.И.Ткаченко, А.В.Чикиряка // Физика и химия обработки материалов, 2008, №3, с. 56-60.

14. Modification of Refractory Arc -Vacuum NiCrAlY Coatings Deposited on the Surface of Nickel-Base Alloy Blades with Intense Pulsed Electron Beams / A.V.

Krainikov, A. G. Paykin, V. A. Shulov, O. A. Bytzenko, V. I. Engelko, K.I.

Tkachenko// Материалы 9 Межд. конф. «Модификация мтериалов пучками заряженных частиц и плазменными потоками». Томск, 2008. с. 475-477.

_.2008 г.

Типография МПП имени В.В. Чернышева 100 экз. исп. Крайников А.В.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»