АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ СИТУАЦИИ В ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕ-НИЯ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ. ЧАСТЬ 2: EDN: VAJZCT

Дмитрий Валерьевич   Комаров; Сергей Валерьевич  Коновалов; Дмитрий Владимирович  Жуков; Илья Сергеевич  Виноградов; Ирина Алексеевна  Панченко

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.028

Авторы

Дмитрий Валерьевич Комаров Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева https://orcid.org/0000-0002-2003-2021
Сергей Валерьевич Коновалов Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева https://orcid.org/0000-0003-4809-8660
Дмитрий Владимирович Жуков Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева https://orcid.org/0000-0002-3709-1415
Илья Сергеевич Виноградов Инженерно-технический центр-филиал ООО «Газпром трансгаз Самара» https://orcid.org/0000-0003-2011-9781
Ирина Алексеевна Панченко Сибирский государственный индустриальный университет https://orcid.org/0000-0002-1631-9644

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.028

Ключевые слова:

высокоэнтропийные сплавы, традиционные сплавы, микроструктура, электронно-пучковая об-работка (ЭПО), механические свойства

Аннотация

Одним из исследуемых направлений повышения технологических и эксплуатационных параметров металлических деталей и изделий является применение концентрированных потоков энергии для упрочнения их поверхности. В настоящее время, благодаря созданию более совершенных электронно-лучевых установок, наиболее перспективным методом целенаправленной модификации структурно-фазового состояния поверхностных слоев металлов и сплавов является электронно-пучковая обработка (ЭПО). Взаимодействие между ускоренными электронами и материалом мишени является сложным процессом, поэтому достоверно выполнить прогноз механических и эксплуатационных свойств, которые будет иметь изделие после модификации, аналитическими методами практически невозможно. Оценка эволюции облучаемого материала возможна только при проведении большого количества натурных исследований.

Настоящая статья является продолжением работы «Анализ современной ситуации в области применения электронно-пучковой обработки различных сплавов. Часть 1» [1], в которой была выполнена оценка использования ЭПО в качестве способа модификации поверхностных слоев сталей, алюминиевых и титановых сплавов.

Во второй части публикации выполнен анализ исследовательских работ в области применения ЭПО совместно с другими технологиями, а именно после электровзрывного легирования, электродуговой и электроконтактной наплавки, а также для модификации поверхностных слоев аддитивных сплавов. Выполненная оценка показала, что на оптимальные режимы ЭПО позволяют существенно повысить механические характеристики обрабатываемых поверхностей после указанных технологий.

Отмечено, что достоинства метода могли бы быть использованы для компенсации негативных факторов, действующих на одни лопатки турбин газотурбинных двигателей (ГТД). Большая часть указанных изделий, применяемых в отечественных наземных ГТД, выполнены из жаропрочных сплавов на никелевой основе без защитных покрытий. В настоящий момент прикладные исследования по подбору оптимальных режимов ЭПО для данной группы сплавов как в РФ, так и за ее пределами не проводились, поэтому тема является важной для более глубокой проработки.

Библиографические ссылки

Анализ современной ситуации в области применения электронно-пучковой обработки различных сплавов. Часть 1 / Д.В. Комаров [и др.]. // Ползуновский вестник. 2021. № 4. С. 129-139. doi: 10.25712/ ASTU.2072-8921.2021.00.000.

изические основы электровзрывного легирования металлов и сплавов / А. Я. Багаутдинов [и др.]. Новокузнецк : изд-во СибГИУ, 2007. 301 с..

Легирование поверхности углеродистой стали медью путем электрического взрыва проводника и последующей электронно-пучковой обработки / Иванов Ю.Ф. [и др.]. // Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 318, № 2. С. 101-105.

Разработка комбинированного метода модификации поверхности стали 45 / Филимонов С.Ю. [и др.]. // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Математика. Физика. 2011. № 5 (100), С. 195-200.

Структура и микротвердость углеродистой стали 45 после электровзрывного меднения и последующей электронно-пучковой обработки / Громов В.Е. [и др.]. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 2 (46), С. 51-62.

Особенности влияния электронно-пучковой обработки на поверхность стали 45 после электровзрывного боромеднения / Ващук Е.С. [и др.]. // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2011. № 3 (52), С. 69-72.

Соснин К.В., Будовских Е.А., Иванов Ю.Ф. Особенности физико-механических свойств поверхностного сплава системы Ti - Y, сформированного методами электровзрывного легирования и электронно-пучковой обработки // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2015. № 1 (11). С. 11-12.

Структурно-фазовые состояния наноструктурированных поверхностных слоев титана ВТ1-0 после комбинированной электронно-ионно-плазменной обработки / Иванов Ю.Ф. [и др.]. // Решетневские чтения. 2014. Т. 1, С. 291-293.

Влияние электронно-пучковой обработки на структуру и микротвердость поверхности технически чистого титана ВТ1-0 после электровзрывного науглероживания / Бащенко Л.П. [и др.]. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2012. Т. 9. № 1, С. 15-22.

Свойства поверхностных слоев титана после электровзрывного легирования иттрием и электронно-пучковой обработки / Романов Д.А. [и др.]. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2016. Т. 13. № 3, С. 283-291.

Поверхностное упрочнение сплава ВТ6 электровзрывным легированием с карбидом бора и электронно-пучковой обработкой / Кобзарева Т.Ю. [и др.]. // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2015. № 4 (69), С. 102-112. doi 10.17212/1994-6309-2015-4-102-112.

Будовских Е.А., Бащенко Л.П., Райков С.В. Электровзрывное легирование поверхности сплава ВТ6 порошком карбида бора с последующей электронно-пучковой обработкой // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2019. Т. 16 № 4, С. 474-481. doi 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.04.007.

Модификация поверхности сплава ВТ6 плазмой электрического взрыва проводящего материала и облучением электронным пучком / Иванов Ю.Ф. [и др.]. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2013. № 6, С. 45-49.

Анализ растворения углерода в титане при электронно-пучковой обработке / Громов В.Е. [и др.]. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. 2013. Т. 5. № 1, С. 82-87.

Структура зоны упрочнения титанового сплава ВТ6 при электровзрывном науглероживании совместно с оксидом циркония и последующей электронно-пучковой обработке / Кобзарева Т.Ю. [и др.]. // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. № 4-2, С. 1717-1718.

Структура композиционных покрытий из несмешивающихся компонентов системы Cu-Mo, полученных электровзрывным напылением и последующей электронно-пучковой обработкой / Романов Д.А. [и др.]. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2013. № 5, С. 267-273.

Структура и свойства покрытия на основе серебра, никеля и азота, сформированного комбинированным методом на меди / Иванов Ю.Ф. [и др.]. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2021. Т. 18. № 1, С. 68-73. doi 10.25712/ASTU.1811-1416.2021.01.010.

Структурно-фазовое состояние электроэрозионного покрытия Сu-Сr, сформированного на меди комбинированным методом / Романов Д.А. [и др.]. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2016. № 7 (139), С. 25-29.

Черноиванов В. И., Голубев И. Г. Восстановление деталей машин (Состояние и перспективы). Москва: ФГНУ «Росинформагротех». 2010. 376 с.

Щербаков, Ю. В., Кашфуллин А. М. Современные способы восстановления и упрочнения деталей / Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». Пермь : ИПЦ Прокростъ, 2018. 191 с.

Структура и трибологические свойства поверхностного слоя, наплавленного на мартенситную сталь и модифицированного электронно-пучковой обработкой / Громов В.Е. [и др.]. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2017. Т. 14. № 1, С. 28-33.

Повышение свойств низкоуглеродистой стали наплавкой порошковой борсодержащей проволокой / Рубанникова Ю.А. [и др.]. // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2018. № 4(26), С. 3-7.

Электронно-пучковая модификация упрочненного слоя, сформированного на стали Hardox 450 электроконтактной наплавкой проволоки системы Fe-C-V-Cr-Nb-W / Коновалов С.В. [и др.]. // Письма о материалах. 2016. Т. 6. № 4 (24), С. 350-354. doi 10.22226/2410-3535-2016-4-350-354.

Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. Модифицирование структуры и свойств легких сплавов упрочняющими технологиями. Новокузнецк : Полиграфист, 2015. 226 с.

Гришунин В.А., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Денисова Ю.А. Электронно-пучковая модификация структуры и свойств стали. / Новокузнецк: Полиграфист, 2012. 308 с.

Высокоэнтропийные сплавы. / Громов В.Е. [и др.]. Новокузнецк : Полиграфист, 2021. 178 с.

George E.P., Curtin W.A., Tagan C.C. High entropy alloys: A focused review of mechanical prop-erties and deformation mechanisms // Act. Mater. 2020. Vol. 188, Р. 435–474.

Структурно-фазовое состояние высокоэнтропийного сплава Al-Co-Cr-Fe-Ni, полученного проволочно-дуговой аддитивной технологией / Осинцев К.А. [др.]. // Ползуновский вестник, 2021. № 1, С. 141-146. doi 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.01.020.

Исследование структуры и свойств высокоэнтропийного сплава AlCoCrFeNi после электронно-пучковой обработки / Иванов Ю.Ф. [и др.]. // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2021. Т. 18. № 2, С. 154-164. – doi 10.25712/ASTU.1811-1416.2021.02.002.

Модификация импульсным электронным пучком поверхности образцов Al–Mg-сплава, полученного методами аддитивных технологий: структура и свойства / Гэн Я. [и др.]. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 5, С. 42-46. doi 10.31857/S1028096021050083.

Effect of electron beam energy densities on the surface morphology and tensile property of additively manufactured Al-Mg alloy / Geng Y. [et al.]. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2021. Vol. 498, P. 15-22.

Применение сильноточных импульсных электронных пучков для восстановления эксплуатационных свойств лопаток газотурбинных двигателей / Шулов В.А. [и др.]. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2014. № 1, С. 43-49.

Влияние облучения сильноточными импульсными электронными пучками на поверхностные слои современных жаропрочных никелевых сплавов с ионно-плазменными покрытиями различного состава / Быценко О.А. [и др.]. // Труды ВИАМ. 2016. № 6 (42), С. 10. doi 10.18577/2307-6046-2016-0-6-10-10.

Применение сильноточных импульсных электронных пучков для модифицирования поверхности лопаток газотурбинного двигателя с перфорационными отверстиями / Шулов В.А. [и др.]. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 10(106), С. 23-25.

Применение сильноточных импульсных электронных пучков для модифицирования поверхности лопаток газотурбинных двигателей (обзор) / В. А. Шулов [и др.]. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2015. № 1, С. 38-48. doi 10.17073/1997-308X-2015-1-38-48.

Оценка влияния шероховатости поверхности лопаток на параметры турбины высокого давления / Хайрулин В.Т. [и др.]. // Вестник ПНИПУ. Аэрокосмичекая техника. 2014. №37, С. 99-111.