ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЧС88У-ВИ ПРИ ИОННО-ИМПЛАНТАЦИОННОМ МОДИФИРОВАНИИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ

В. В. Настека, И. П. Семенова, И. Р. Кузеев

Аннотация


Надежность и ресурс газоперекачивающих установок (ГПУ) в зна- чительной мере определяются наличием, составом и качеством защитных покрытий, создаваемых на поверхности деталей, особен- но на наиболее нагруженных - лопатках турбины. Однако ресурс покрытий, содержащих в основном комплекс компонентов типа Ni-Cr-Al-Y, ограничен. Метод ионной модификации может существенным образом изме- нить физико-химическое состояние поверхности и, как следствие, повысить эксплуатационные свойства лопатки в целом. Целенаправленно выбирая атомы легирующей примеси и режимы облучения с помощью метода ионной имплантации, можно обеспе- чить высокую прочность поверхностного или подповерхностного слоя, изменить концентрацию и пространственное распределение дислокаций и иных дефектов структуры, обеспечить формирование мелкодисперсных высокопрочных выделений. По сравнению с традиционными методами химико-термической обработки ионная имплантация позволяет в десятки раз сократить время обработки и резко понизить температуру обработки. Важным преимуществом метода является отсутствие явной границы раздела фаз, заметного изменения размеров детали. Данное обстоятельство позволяет исключить проблемы, которые приходится решать при разработке технологии нанесения покрытия, такие как обеспечение адгезионной прочности, минимального влияния на прочностные свойства детали, совместимости с основой. Качество поверхности оказывает значительное влияние на предел выносливости и корро- зионную стойкость лопаток газоперекачивающих установок. Наиболее перспективным методом обработки поверхности является электролитно-плазменное полирование (ЭПП) в нейтральных водных растворах солей низкой концентрации. В результате ЭПП с поверхности удаляется несколько микрометров наиболее богатого инородными включениями и загазованного слоя металла, исчезает направленная анизотропия, приобретенная в процессе механической обработки. Применение данного метода перед проведением упроч- нения ионной имплантацией и нанесением вакуумных ионно-плаз- менных покрытий позволяет совместить в одной операции обезжи- ривание, травление и активацию поверхности, что, в свою очередь, позволяет повысить эффективность ионной имплантации, а также улучшить свойства и адгезию покрытия к основному металлу.

Ключевые слова


жаропрочный сплав;электролитно-плазменное полирование;поверхностный слой;ионная имплантация;модифицирование материала;высокотемпературный отжиг;микротвердость;лантан;heat-resistant alloy;electrolyte-plasma polishing;surface layer;ion implantation;material modification;high temperature annealing;microhardness;lanthanum;

Полный текст:

PDF

Литература


Белый А.В., Кукареко В.А., Лободаева О.В., Таран И.И., Ших С.К. Ионно-лучевая обработка метал- лов, сплавов и керамических материалов. Минск: Изд-во ФТИ НАНБ, 1998. 220 с

Диденко А.Н., Лигачев А.Е. Куракин И.Б. Воз- действие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с

Ягодкин Ю.Д. Влияние ионной имплантации иттербием на жаростойкость никеля // Металловедение и термическая обработка металлов. 1992. № 4. С. 15 - 17

Каблов А.Н. Перспективы применения в авиад- вигателестроении ионной технологии // Авиационная промышленность. 1992. № 9. С. 9 - 12

Пайкин А.Г., Львов А.Ф., Шулов В.А., Ночов- ная Н.А., Энгелько В.А. Использование сильноточных импульсных электронных пучков для модификации свойств лопаток газотурбинных двигателей // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2003. № 3. С. 75 - 83

Смыслов А.М. Высокотемпературная коррозия сплава ЦНК7Псзащитным алюминидным покрытием // Защита металлов. 2004. Т. 40. № 5. С. 553 - 556

Афанасьев Н.И., Лепакова О.К. Влияние ионной имплантации на внутреннее окисление и сопротивление ползучести сплава ЖС6Усзащитным покрытием // Вестник тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. Вып. 4. С. 1714 - 1716

Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. № 4. С. 27 - 50

Белоус В.А., Лапшин В.И., Марченко И.Г., Нек- людов И.М. Радиационные технологии модификации поверхности. Ионная очистка и высокодозовая имплан- тация // Физическая инженерия поверхности. 2003. Т. 1. № 1. С. 40 - 48

Попова С.В., Мубояджан С.А., Будиновс- кий С.А., Добрынин Д.А. Особенности электролитно- плазменного травления жаростойких покрытий с по- верхности деталей из жаропрочных никелевых сплавов // Труды ВИАМ. Электронный журнал. № 2. 2016

Веселовский А.П. Особенности электролитно- плазменной обработки металлов в нетоксичных электро- литах // Металлообработка. 2002. № 6. С. 29 - 31

Воленко А.П. Бойченко О.В., Чиркунова Н.В. Электролитно-плазменная обработка металлических из- делий // Вектор науки ТГУ. 2012. Т. 22. № 4. С. 144 - 147

Смыслова М.К. Таминдаров Д.Р., Самарки- на А.Б. Влияние электролитно-плазменной обработки на физико-химическое состояние поверхности и механиче- ские свойства лопаток паровых турбин из стали 20Х13 // Авиационно-космическая техника и технология. 2011. № 7 (84). С. 25 - 28

Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации // Итоги науки и техники. 1993. Т. 7. С. 82 - 109




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2018-5-115-123

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 В. В. Настека, И. П. Семенова, И. Р. Кузеев

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2017