Кафедра производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении, Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С. П. Королева, Самара, Россия:

+В. А. Барвинок

В. И. Богданович, проф.

И. А. Докукина, доцент

Кафедра машиностроения и металлургии, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, Комсомольск-на-Амуре, Россия:

С. Б. Марьин, проф., эл. почта: maryinsb@mail.ru

Также в работе принимал участие сотрудник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева М. Г. Георбелидзе.

Детали горячего тракта газотурбинных двигателей находятся в наиболее сложных температурных условиях эксплуатации, и потеря их работоспособности происходит из-за высокотемпературной газовой коррозии поверхности с последующим развитием межкристаллитной коррозии и усталостных трещин. Торможение роста усталостных трещин можно обеспечить нанесением на поверхность деталей специальных покрытий с упорядоченной структурой. В статье приведены результаты исследований структуры мезоупорядоченных плазменных покрытий, напыленных из порошков узких фракций при оптимальных для данной фракции режимах. Для проведения исследований использовали металлические и керамические порошки. Показано, что за счет управления режимами напыления удается реализовать мезоструктурную упорядоченность напыленных покрытий, исключающую образование сплошных столбчатых структур, пронизывающих всю толщину покрытия, а для каждого отдельного дискообразного кластера структуры удается реализовать образование в приповерхностном слое наностолбчатых структур, обеспечивающих демпфирование связей между кластерами при знакопеременных силовых и тепловых нагрузках деталей с покрытиями. Для оценки качества сформированной упорядоченной структуры предложено использовать количественный критерий — коэффициент мезоструктурной упорядоченности покрытия, основанный на программной обработке изображений с поперечного шлифа покрытий. Предложена методика количественной оценки упорядоченности структуры покрытий, позволяющая повысить информативность результатов исследования металлографических шлифов, исключить субъективность визуальной оценки и дать количественную оценку качества покрытия.

Данное исследование проводили совместно с сотрудниками Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ.

1. Елисеев Ю. С., Бойцов А. Г., Крымов В. В. и др. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей. — М. : Машиностроение, 2003. — 510 с. 

2. Фролов В. А., Поклад В. А., Рябенко Б. В., Зимарева А. В. Технологические особенности нанесения теплозащитных покрытий при производстве лопаток газотурбинных установок // Сварочное производство. 2004. № 11. С. 39–41. 

3. Хокинг М., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: получение, свойства и применение ; пер. с англ. — М. : Мир, 2000. — 518 с. 

4. Абраимов Н. В. Высокотемпературные материалы и покрытия для газовых турбин. — М. : Машиностроение, 1993. — 336 с. 

5. Барвинок В. А., Богданович В. И. Физическое и математическое моделирование процесса формирования мезоструктурно-упорядоченных плазменных покрытий // Журнал технической физики. 2012. Т. 82. С. 105–112. 

6. Nesbitt J. A., Zhu D., Miller R. M., Barrett C. A. Failure morphologies of cyclically oxidized ZrO₂-based thermal barrier coatings // Materials at high temperatures. 2003. Vol. 20 (4). Р. 507–517. 

7. Коломыцев П. Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов. — М. : Металлургия, 1991. — 239 c.

8. Барвинок В. А., Богданович В. И., Докукина И. А., Мельников А. А., Фролов В. И. Металлографическое исследование структуры мезоупорядоченных покрытий, полученных методом плазменного газотермического напыления // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2014. № 1. С. 99–109.