В статье обобщена история развития в России и за рубежом технологии направленной кристаллизации и плавильно-заливочного оборудования для получения лопаток газотурбинного двигателя (ГТД) из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурой. Показано, как условия направленной кристаллизации влияют на особенности структуры никелевых жаропрочных сплавов. Приведены характеристики промышленных установок, разработанных во ФГУП «ВИАМ», с компьютерной системой управления параметрами технологического процесса, а также пути их дальнейшего развития.

Методом направленной кристаллизации с плоским фронтом получены отливки образцов с естественно-композиционной структурой из эвтектических интерметаллидных сплавов на основе никеля γʹ+β, β+δ(Re), γʹ+NbC и γ/γʹ+NbC соответственно систем Ni–Al–W, Ni–Al–Re, Ni–Al–Nb–C и Ni–Al–Cr–Co–W–Mo–Nb–C. Проведены исследования микроструктуры, фазового состава, сегрегации легирующих элементов по длине зоны с композиционной структурой, объемной доли нитевидных кристаллов δ(Re) и NbC, температур солидус и ликвидус эвтектических композитов. Выполнены испытания на растяжение в интервале температур 20–1200 °С и длительную прочность в интервале температур 900–1200 °С на базах до 1000 ч образцов эвтектического композита системы Ni–Al–Cr–Co–W–Mo–Nb–C с гетерофазной матрицей на основе γʹ-фазы, армированной нитевидными кристаллами карбида NbC.

Разработанный во ФГУП «ВИАМ» метод нанесения покрытий основан на вакуумно-плазменной технологии высоких энергий, где в качестве распыляемого материала используют литые трубные катоды, изготовленные в том числе из алюминиевых сплавов. С целью выявления газовых пор влитых трубных катодах из сплава на основе алюминия (типа ВСДП-18), содержащего от 3,0 до 5,0% (по массе)иттрия, проведены металлографические исследования образцов, взятых из разных частей отливок, подвергшихся кристаллизации с разной скоростью. На основании проведенных исследований выявлены причины образования газовых пор в литой структуре трубных катодов и даны рекомендации по совершенствованию технологии их устранения.

В первой части статьи рассмотрен механизм горения полимерных материалов и приведены традиционные и новые перспективные реакционноспособные добавки (антипирены) для эпоксидных смол на основе галогенированных и фосфорорганических соединений, способствующие снижению горючести получаемых из них материалов различного назначения без значительного снижения их теплостойкости и механических свойств. В частности, описан широкий спектр соединений на основе фосфатов и производных 9,10-дигидро-9-окса-10-фосфафенантрен-10-оксида. Показаны влияние этих добавок и механизм их действия.

Представлены обзор научно-технической информации в области сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), сведения о зарубежных и российских производителях СВМПЭ, формах выпуска, данные по ассортименту и свойствам волокон и тканей из СВМПЭ различных производителей, обзор областей применения, проводимых исследований и перспектив развития работ по указанному направлению. Приводятся данные по активно развивающемуся рынку СВМПЭ-продукции, выпускаемой китайскими производителями, а также по российским разработкам в области СВМПЭ.

Методом искрового плазменного спекания получен прототип неохлаждаемой сопловой лопатки турбины из керамического композиционного материала системы SiC–SiC_w–B₄C–AlN. Прототип сочетает низкие значения плотности (3,4 г/см³) и ТКЛР (α=(5,3–5,4)10^-6 К^-1) с высоким уровнем механических и термических характеристик: микротвердости (25–26 ГПа), прочности при изгибе (413 МПа), трещиностойкости (6,2–6,9 МПа √м) и жаростойкости при 1500 °С (изменение массы 0,72–0,77% в течение 600 ч). Метод искрового плазменного спекания позволил получить равномерную структуру прототипа неохлаждаемой сопловой лопатки турбины из керамического композиционного материала.

Исследованы физико-механические свойства углепластика, изготовленного с применением объемно-армированной преформы ортогонального типа плетения и связующего ВСН-31 при комнатной и повышенной (300 °С) температурах. Представленные результаты исследований приведены в сравнении с углепластиком, изготовленным на основе равнопрочной ткани и связующего ВСН-31. Проведен анализ полученных результатов сравниваемых углепластиков и сделаны выводы об их работоспособности при повышенной температуре. Объяснено влияние ориентации основы, утка и вертикального перевязочного жгута на физико-механические характеристики углепластиков.

На образцы из связующего ЭДТ-69Н, отвержденные при различных температурно-временны́х режимах, наносили царапины с помощью лабораторного склерометра в широком интервале нагрузок на индентор. Полученные склерометрические бороздки измеряли и строили графики изменения их ширины и глубины в зависимости от нагрузки на образцы пластика, отвержденные при различных режимах. Геометрическую форму сечения бороздок изучали на поперечных шлифах образцов пластика, при этом уточняли глубину бороздок на микрошлифах и оценивали значения микротвердости в области деформации материала от воздействия индентора склерометра. Установлено, что величина микротвердости и склерометрические характеристики являются весьма чувствительными параметрами к технологическим режимам отверждения связующего. Изучено изменение шероховатости лицевой поверхности образцов с различными режимами отверждения и показано, что увеличение величины микротвердости поверхности образца приводит к снижению ее шероховатости.

На авиастроительных предприятиях РФ в настоящее время высоконагруженные части трансмиссий летательных аппаратов (ЛА) в основном производят из металлических сплавов. За рубежом изготовление полимерных композиционных материалов (ПКМ) для таких изделий – главным образом на основе стекло- или угленаполнителей, полученных автоклавным формованием, пропиткой под давлением, намоткой и т. п., – стало обычной практикой.

Использование ПКМ при изготовлении частей трансмиссий ЛА позволяет снизить массу изделий по сравнению с металлическими сплавами при сохранении высоких механических показателей и внедрить автоматизированные процессы создания пластиков в производство.

Представлен обзор различных технологических методов изготовления элементов трансмиссионных валов авиационного назначения из ПКМ.

В первой части обзора обобщены результаты исследований эрозионной стойкости покрытий на основе эпоксидных, полиуретановых и полиимидных пленкообразователей с теплостойкостью до 350 °С. Установлено, что эрозионная стойкость покрытий зависит не только от прочности и относительного удлинения, но также и от их динамических параметров и свойств наполнителей.

Во второй части обобщены результаты разработки эластомерных эрозионностойких покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена и фторкаучука с теплостойкостью до 250 °С, а также систем покрытий с эрозионностойкими эмалями на основе этих эластомеров, предназначенных для защиты от эрозии радиопрозрачных антенных обтекателей из стеклопластиков.

Проведено исследование влияния газопроницаемости обшивок и сотового заполнителя трехслойных панелей на величину характеристик тепловыделения при горении (максимальную интенсивность выделения тепла и общее количество выделившегося тепла за первые 2 мин испытания). Показано, что наличие перфорации обшивок или сотового заполнителя может привести к существенному снижению величины регистрируемых характеристик тепловыделения вследствие более плавного выхода горючих продуктов термодеструкции из внутреннего объема трехслойной панели.

В Арктике для строительства конструкций и сооружений уже имеется хорошая основа для материала – лед. Однако лед, как конструкционный материал, не обладает требуемыми прочностными свойствами. Поэтому ведется поиск способов увеличения прочностных свойств льда и разрабатываются методы мониторинга его состояния. В статье приведен обзор неразрушающих методов мониторинга состояния конструкций и естественных объектов на основе льда: по напряженно-деформированному состоянию, ультразвуковым исследованиям, акустической и электромагнитной эмиссии по спутниковым снимкам и данным радиолокационных станций.