Проведено исследование процесса направленной кристаллизации экспериментального жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ni₃Al четверной системы Ni–7Al–13,5Ta–0,07С (% (по масcе)) фазового состава γʹ+γ+MC. Методом Бриджмена при медленной (R=6 мм/ч) высокоградиентной (G=12°С/мм) направленной кристаллизации получены цилиндрические отливки образцов интерметаллидного сплава. Исследована макросегрегация элементов и ее влияние на микроструктуру, состав γ'-фазы и МС-карбида, температуры солидус и ликвидус, периоды кристаллических решеток фаз γ', γ и их размерное несоответствие (γ/γ'-мисфит).

Показана эффективность снижения содержания примесей кремния, фосфора и серы в монокристаллических жаропрочных ренийсодержащих никелевых сплавах ЖС32-ВИ и ВЖМ5-ВИ путем направленного перемещения фронта кристаллизации расплава со скоростью 6 мм/ч. Установлено значительное снижение содержания примесей кремния, фосфора и серы в нижней и средней частях заготовок обоих сплавов. Показано, что неметаллические включения вытеснены в верхнюю часть заготовки вследствие направленного затвердевания расплава.

Представленные результаты получены при выполнении работ по проекту ориентированных фундаментальных научных исследований №13-0812055_офи_м.

Современные требования к качеству металлических изделий и конструкций обусловили тенденцию возрастания доли сталей c повышенными механическими характеристиками в общем объеме металлургического производства, по этой причине в последние годы значительно возрос интерес к высокоазотистым низколегированным сталям с повышенными прочностными характеристиками. При этом низкое содержание аустенитообразующих легирующих элементов представляет определенные сложности по внедрению в расплав азота. В статье описаны основные выявленные дефекты и предложены способы их предотвращения.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 8.2. «Высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие свариваемые стали с высокой вязкостью разрушения» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Методом атомистического компьютерного моделирования разработана согласованная модель потенциалов межатомного взаимодействия, позволившая воспроизвести кристаллические структуры трех полиморфных модификаций силицида ниобия (α-Nb₅Si₃, β-Nb₅Si_3, γ-Nb₅Si₃) с ошибкой не более 0,6%. Для оценки энергетики вхождения примесных атомов углерода в структуры дополнительно разработаны парные потенциалы межатомного взаимодействия Si–C, Nb–C и C–C. Двумя независимыми методами (Мотта–Литтлтона и методом моделирования в сверхъячейках) впервые определены энергетически наиболее выгодные позиции для примесных атомов углерода в исследуемых структурах.

Рассмотрены зарубежные и отечественные технологии очистки проточной части компрессора газотурбинного двигателя от загрязнений (нагаров) в процессе эксплуатации и при заводском ремонте. Приведены преимущества и недостатки существующих технологий очистки. Установлено, что большинство имеющихся публикаций практически не содержат экспериментальных данных по влиянию технологий очистки на физико-химические и механические свойства очищаемых деталей. Показано, что дальнейшие работы должны быть направлены на проведение прикладных исследований в области технологий удаления нагара с деталей из титановых сплавов в заводских условиях. Особое внимание должно быть уделено изысканию ресурсосберегающего способа очистки деталей из титановых сплавов, обеспечивающего быстрое и безопасное удаление нагара без влияния на работоспособность очищаемой детали.

Рассмотрены стандарты (ГОСТ 25.602, ГОСТ 4651 – ISO 604, ASTM D 6641 – ГОСТ Р 56812) для проведения механических испытаний стеклопластиков на сжатие. Для определения достоверности полученных значений по рассматриваемым стандартам изготовлены три типа образцов из стеклопластиков на основе различных стеклянных наполнителей (равнопрочная, кордная стеклоткани и стеклянный ровинг). Данные образцы испытаны в соответствии со стандартами на испытание. Результаты проведенных испытаний показали, что получаемые значения предела прочности при сжатии различаются в зависимости от стандарта, и чем выше прочность и жесткость материала, тем больше расходятся значения. Установлено, что испытания на сжатие стеклопластиков, армированных кордными тканями и однонаправленными ровингами, по стандарту ГОСТ 4651 приводят к получению заниженных результатов и высокому разбросу данных. Наиболее оптимальным отечественным стандартом для испытания слоистых стеклопластиков является ГОСТ Р 56812. Он позволяет получить достоверные значения предела прочности с наименьшим коэффициентом вариации.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 13.2. «Конструкционные ПКМ» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Приведены данные испытаний на фреттинг-износ антифреттинговых покрытий, разработанных в ВИАМ за последнее время. Испытывали твердосмазочное покрытие ВФП-5, шликерное покрытие ВПМСА и микрослойное покрытие системы Ti–TiN, полученное по ионно-плазменной технологии.

Для исследования триботехнических свойств был выбран метод «пальчик-по-пластине». По результатам испытаний оценивали кривые износа, графики коэффициента трения и сопротивления, внешний вид пятен износа.

Работа была выполнена в рамках стратегического направления 17. «Комплексная антикоррозионая защита, упрочняющие, износостойкие защитные и теплозащитные покрытия», комплексная проблема 17.3. «Многослойные жаростойкие и теплозащитные покрытия, наноструктурные упрочняющие эрозионные и коррозионностойкие, износостойкие, антифреттинговые покрытия для защиты деталей горячего тракта и компрессора ГТД и ГТУ» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года»)

Рассмотрен процесс ионного модифицирования поверхности образцов из компрессорных сталей марок ЭП866 и ЭИ961 в титановой плазме вакуумно-дугового разряда (ВДР) при значениях напряжения смещения 150; 300 и 400 В и токе дуги 300 А. Приведена зависимость удельного изменения массы образцов от параметров проведения процесса и показана зависимость изменения температуры процесса от времени обработки при напряжениях смещения 150, 300 и 400 В и постоянном значении тока вакуумной дуги. Показано, что во время проведения процесса модифицирования поверхности, при заданных значениях тока дуги и напряжениях смещения температура процесса не превышает температуру отпуска компрессорных сталей ЭП866 и ЭИ961.

Проведены металлографические исследования обработанных образцов и приведены их микроструктуры. Исследован элементный состав обработанных образцов при токе ВДР 300 А и напряжении смещения 150, 300 и 400 В, а также определены основные фазы поверхностного слоя обработанных образцов.

Проведены испытания модифицированных образцов на стойкость к солевой коррозии по методике ВИАМ при температуре 600°С и получены результаты визуального и гравиметрического контроля.

Данная работа выполнена в рамках стратегического направления 17. «Комплексная антикоррозионная защита, упрочняющие, износостойкие защитные покрытия». Комплексная проблема 17.3. «Многослойные жаростойкие и теплозащитные покрытия, наноструктурные упрочняющие эрозионные и коррозионностойкие, износостойкие, антифреттинговые покрытия для защиты деталей горячего тракта и компрессора ГТД и ГТУ» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Кроме общих требований, предъявляемых к полимерным композиционным материалам, таким как прочность при растяжении, сжатии, изгибе, модули упругости и пр., существуют дополнительные – определяемые назначением конструкции. Известно, что для материалов силовых конструкций такими характеристиками являются прочность при циклических и знакопеременных нагрузках, а также удельные прочностные свойства; в материалах интерьера особое внимание уделяется противопожарным свойствам, а для деталей, входящих в непосредственный контакт с агрессивной или внешней средой, – химическая стойкость и т.д. Как при создании новых материалов, так и при адаптации уже существующего материала к новым проектируемым конструкциям, а также при модификации материалов с помощью различных добавок, требуется проведение всестороннего анализа его фактических свойств.

Показано применение термокинетического анализа для прогнозирования режима отверждения препрега и стеклопластика на основе фенолформальдегидного связующего ВСФ-16М. Установлена сложная трехстадийная реакция полимеризации фенолформальдегидного связующего ВСФ-16. На основе проведенного анализа физико-химических свойств выбран наиболее оптимальный режим его отверждения при температуре 140±5°С. Проведено сравнение расчетных параметров с экспериментальными.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 17.2. «Разработка стеклопластика на основе ткани с низкой поверхностной плотностью и пожаробезопасного быстроотверждаемого связующего ВСФ-16М» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Экспериментально исследованы особенности развития деформаций и напряжений в органическом стекле линейной структуры (СО-120, температура размягчения T_g=120°C) и сополимерном органическом стекле частично-сшитой структуры (ВОС-2, T_g=148°C), а также в их ориентированных модификациях – АО-120 (степень ориентации 60 и 79%) и ВОС-2АО (степень ориентации 50%) соответственно, в условиях неравномерного нагрева по толщине. Показано, что величины высокоэластической деформации при нагреве, термоупругих и остаточных температурных напряжений в органическом остеклении в значительной степени зависят от значений модуля упругости и температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) стекла. Стеснение ориентированного стекла, аналогичное стеснению элементарных слоев остекления при его неравномерном нагреве, оказывает значительное влияние на развитие усадочных деформаций в слоях. Эти деформации вызывают увеличение напряжений растяжения при охлаждении и остаточных температурных напряжений.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 2.2. «Квалификация и исследования материалов» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Рассмотрены различные методы микроскопического количественного анализа структуры с использованием лазерного сканирующего микроскопа.

Предложен метод оценки условного размера ячеек пенополимера, состоящего из двух фаз – полимера-основы и пустоты, заполненной газообразным веществом, путем вписывания окружности в профиль поверхности ячеистой структуры с элементарным структурным элементом в виде трехмерного многогранника. Обозначены проблемы оценки структур, имеющих развитый рельеф, по двухмерным изображениям с оптического микроскопа.

Работа выполнена в рамках реализации комплексного научного направления 2. «Фундаментально-ориентированные исследования, квалификация материалов, неразрушающий контроль» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года») 

Рассмотрены область применения, способы реализации акустического метода свободных колебаний и особенности контроля многослойных клееных конструкций с сотовым заполнителем. Показана возможность определения количества воды в сотовых конструкциях.