Формирование новых структур авиационных материалов и их покрытий

1.

ТМиАМ
Сквозные технологические процессы совмещения гибридных методов
обработки процессов литья и прокатки и связанные с ними резонансноакустические воздействия.
Новые структуры авиационных материалов, обеспечивающие заданные
эксплуатационные характеристики прочности и долговечности конструкций.
Улучшенные структуры анодных покрытий алюминиевых сплавов.

2.

ОБЪЕКТ
ВОЗДЕЙСТВИЯ
Петляантенна
~ 220 В

3.

Схема подачи акустической волны
в литейную форму
4
5

4.

5.

Литые сплавы являются высокодисперсными термодинамическими неравновесными
системами, обладающими диссипативными свойствами. Концепция диссипативных структур
позволяет создать устойчивые субмелкозернистые структуры, основанные на применении
резонансно-акустического воздействия.
Исследована частотная характеристика акустического поля на свойства литой заготовки.
Данные ЦЗЛ завода ООО “Альфа–Люм”, г. Самара, 2007 г..
Литьё сопловых лопаток из сплава ЖС-6К в вакуумных
порционных печах
Макроструктура:
Плавильная электропечь ПП20

6.

7.

Механические свойства сплава AS7G06 в литом состоянии после термообработки.
Данные НПО “Сатурн”, г. Рыбинск, 2007 г.
ПАРАМЕТРЫ
Режим
Напряжение разрыва
Предел упругости
Предельное
кристаллизации
σB, МПа
σS 0.2, МПа
относительное
удлинение δ, %
№1, штатный
241
235
0.33
№2, 500 кГц
244
240
1.00
№3, 1000 кГц
253
240
1.16
№4, 2000 кГц
249
233
1.50
Норма
≥ 240
≥ 210
≥ 1.55

8.

СТРУКТУРА СПЛАВА ЦА4М1.
прошедшего кристаллизации
с ФАРС – 250 кГц
прошедшего спонтанную
кристаллизации
Сравнение микротвёрдости изделий из сплава ЦА4М1,
полученных на литьевой машине под давлением.
Режим литья
Микротвёрдость, МПа
Штатный
100
Частота
50
101
импульсов тока
90
99
ФАРС, кГц
250
120

9.

а: 0 кГц
в: 500 кГц
б: 250 кГц
г: 1000 кГц
Al — 87.3 %
масс.
Si — 10.2 %
масс.
Fe — 2.5 %
масс.

10.

Микроструктуры шлифов сплава Al–Ce (×200: 1 дел = 10 мкм).
Данные СГАУ, 2007 г.
Кристаллизация в штатном режимах.
получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.
Кристаллизация в режиме ФАРС - 500кГц
получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.
Кристаллизация в режиме ФАРС -100кГц
получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.
Кристаллизация в режиме ФАРС - 2000кГц
получены травлением шлифов
в растворе Лакомба.

11.

РЭМ-фотограммы (×1000) светлых зон
молибденовой ликвации
Сплав КХС
Кристаллизация
спонтанно
Кристаллизация
спонтанно
Кристаллизация в режиме
ФАРС– 900 кГц
Сплав НХС
Кристаллизация в режиме
ФАРС – 500 кГц.

12.

Распределение молибденовой фазы (Р, %)
по размерам (D, мкм)
Вариации микротвёрдости (Виккерс)
для сплавов КХС и НХС, прошедших
кристаллизацию в режиме ФАРС
на разных частотах ИТ
Сплав КХС
30
30
20
20
10
10
0,3
1,2
2,1
3,0 3,9
D, мкм
4,8
5,7
0
0,5
1,3
2,2
3,0
D, мкм
3,8
кристаллизация
в режиме ФАРС – 500 кГц
кристаллизация
спонтанно
P, %
P, %
40
30
30
20
20
10
10
0
0
0,6
2,1
3,7
D, мкм
5,3
6,8
0,3
H(Ni-Cr-Mo)
H(Co-Cr-Mo)
Сплав НХС
40
500
200
0
P, %
400
40
100
P, %
Н, МПа
40
кристаллизация
в режиме ФАРС – 900 кГц
300
кристаллизация
спонтанно
1,5
2,8
4,0
D, мкм
5,2
6,4
1
10
100
ν, кГц
1000
10000

13.

Структура циркониевой бронзы, прошедшей
кристаллизацию в различных режимах (×120)
Зависимость микротвёрдости циркониевой бронзы от частоты ИТ
ФАРС кристаллизации расплава

14.

Микроструктура (×200) подшипниковой стали ХНВАС (Ст.55)
в литом термообработанном состоянии, кристаллизуемой
полунепрерывным литьём в форме полого цилиндра.
Данные БНТУ, г. Минск, 2008 г.
В штатном режиме
В режиме ФАРС -100 кГц
В режиме ФАРС
260 кГц
500 кГц

15.

16.

белое олово
свинец
Sn
6,5
2,0
6,0
2,0
5,8
1,9
5,5
1,9
5,3
5,5
t, мин
t, мин
Pb
2,1
6,0
5,1
5,0
5,0
1,8
1,7
1,7
2
3
1,8
1,8
4
5
1,7
4,5
1,6
4,0
1,5
1
2
3
4
5
6
Циклы перекристаллизации
1
6
Циклы перекристаллизации
Время кристаллизации 300 г. сплава СКА
(образец №4)
а)
-7
б)
Время кристаллизации 300 г. сплава СКА-7
(образец №7)
100
100
90
80
70
60
Сравнительное
50
время
кристаллизации 40
%
30
20
10
0
95
Ср ав ни те ль н о е
время
к рис та л лиз ац ии
%
90
85
80
75
1
2
3
4
5
Циклы перекристаллизации
6
7
1
2
3
4
5
Циклы перекристаллизации
6
7

17.

ПК
ВИДЕООКУЛЯР
индентор
Р
ФАРРС
ГИТ
образец

18.

Получение слитка жидкостной штамповкой сплава АД0
в условиях акустического воздействия (х200)
без акустического воздействия
при акустическом воздействии 500 кГц
при акустическом воздействии 200 кГц
при акустическом воздействии 1000 кГц

19.

Многоцикловая прокатка
Прокатный стан КВАРТО К220-75/300
Образцы до и после прокатки
Результаты прокатки
№
прохода
Исходная
толщина
(10-3)
Конечная
Толщина
(10-3)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
7
5,85
4,82
3,75
2,32
1,57
1,22
0,84
0,64
0,3×2
0,22
0,1
0,052×4
0,1
5,85
4,82
3,75
2,32
1,57
1,22
0,84
0,64
0,33
0,22
0,1
0,052
0,1
0,058
Акустическое
воздействие
Время
(часы)
Частота
(кГц)
Усили
я
проход
а (т.с.)
24
24
24
24
24
24
24
-
1000
1000
1000
1000
1000
0
0
-
3
2,3
3,2
3,2
3,1
2,6
6,7
10,2
10,2
10,2
10,2
Примечание
Прокатка по
условию
захвата
Прокатка с
акустикой
Многоцикло
вая
прокатка

20.

Структурные уровни деформации
Видимые полосы скольжения при степени
обжатия 95,3% (9-й проход).
Субмикрокристаллическая структура
(ячеистая структура) (ПЭМ×85000 крат)
при степени обжатия 99,8% (14 проход).
Мелкодисперсная блочная структура (×1000)
при степени обжатия 99,6 % (12 проход)
Дифракционная картина текстурированного
материала (99,8%,14 проход)