Свойства алюминиевых покрытий холодного газодинамического напыления на зонах коррозионного поражения объектов из сплава 1163РДТВ

Металлургия и материаловедение

Порошковая металлургия и композиционные материалы

2018. Т. 25. № 3. С. 229-239.

Авторы

Лапаев А. В. 1*, Ряшин Н. С. 2**, Фомин В. М. 2***, Шикалов В. С. 2****

1. Западно-Сибирский центр по сертификации объектов воздушного транспорта, ул. Новая Заря, 2а, Новосибирск, 630084, Россия
2. Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Институтская, 4/1, Новосибирск, 630090, Россия

*e-mail: a.lapaev@inbox.ru
**e-mail: ryashinn@gmail.com
***e-mail: fomin@itam.nsc.ru
****e-mail: v.shikalov@gmail.com

Аннотация

Исследованы свойства и микроструктура алюминиевых покрытий, сформированных методом холодного газодинамического напыления (ХГН, cold spraying) на зонах коррозионного поражения подложек из конструкционного сплава 1163РДТВ. Представлены результаты исследования микроструктуры поперечных шлифов этих покрытий, полученные методами оптической и растровой электронной микроскопии. Экспериментально определены зависимости элементного состава, пористости и микротвердости полученных алюминиевых покрытий от температуры торможения T0. Например, при T0 = 200 °C значение пористости составило 0,06 %. Показано, что ХГН-покрытие на зоне коррозионного поражения пластины из сплава 1163РДТВ восстанавливает характеристики статической прочности образца в упругой области диаграммы деформирования. Восстановлен фрагмент бывшего в эксплуатации стрингера самолета ТУ-154М (сплав серии В95) алюминиевым ХГН-покрытием. Результаты настоящей работы демонстрируют высокий потенциал метода холодного газодинамического напыления в восстановлении и ремонте элементов конструкции летательных аппаратов.

Ключевые слова

коррозия, восстановление авиационных конструкций, холодное газодинамическое напыление, алюминиевые покрытия, пористость, элементный состав, микротвердость, прочность, усталость

Библиографический список

  1. Волчек В.А., Зубарев А.П., Лапаев А.В., Шапкин В.С. Оценка технического состояния планера самолетов типа Ту-154Б при продлении ресурса // Научный вестник МГТУ ГА. Серия Аэромеханика и прочность. 2002. № 53. С. 27-31.

  2. Акопян К.Э., Бутушин С.В., Гришин А.Н., Лапаев А.В., Семин А.В., Шапкин В.С. Теория и практика оценки коррозионных повреждений элементов конструкции воздушных судов // Под ред. В.С. Шапкина, С.В. Бутушина. – М.: НЦ ПЛГ ВС ГосНИИ ГА, 2010. – 288 с.

  3. Лапаев А.В., Шапкин В.С. К вопросу оценки влияния коррозионных поражений планера на летную годность воздушных судов по условиям усталостной прочности // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2014. № 4. С. 17-21.

  4. Дунаев В.В., Громов В.Ф., Еремин М.В. Воздействие технологических напряжений в механических соединениях на коррозионную прочность высокопрочного сплава Д16Т // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 4. С. 115-119.

  5. Туманов Н. В. Физико-механические аспекты устойчивого роста усталостных трещин // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. С. 132-136.

  6. Alkhimov A.P., Kosarev V.F., Papyrin A.N. A method of «cold» gas-dynamic deposition // Soviet Physics Doklady. 1990. Vol. 35, pp. 1062-1065.

  7. Alkhimov A.P., Papyrin A.N., Kosarev V.F., Nesterovich N.I., Shushapanov M.M. Gas-dynamic spraying method for applying a coating. Patent US 5302414 A. Apr. 12, 1994.

  8. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика: Монография. – М.: Физматлит, 2010. – 535 с.

  9. Maev R., Leschchynsky V. Introduction to Low Pressure Gas Dynamic Spray. – Weinheim: Physics & Technology, Wiley-VCH, 2008. 244 p.

  10. Jones R., Matthews N., Rodopoulos C.A., Cairns K., Pitt S. On the use of supersonic particle deposition to restore the structural integrity of damaged aircraft structures // International Journal of Fatigue. 2011. Vol. 33. No. 9, pp. 1257-1267. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2011.03.013

  11. Jones R., Molent L., Barter S., Matthews N., Tamboli D. Supersonic particle deposition as a means for enhancing the structural integrity of aircraft structures // International Journal of Fatigue. 2014. Vol. 68, pp. 260-268. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2014.03.013

  12. Yandouzi M., Gaydos S., Guo D., Ghelichi R., Jodoin B. Aircraft skin restoration and evaluation // Journal of Thermal Spray Technology. 2014. Vol. 23. No. 8, pp. 1281-1290. DOI: 10.1007/s11666-014-0130-1

  13. Cavaliere P., Silvello A. Crack Repair in Aerospace Aluminum Alloy Panels by Cold Spray // Journal of Thermal Spray Technology. 2017. Vol. 26. No. 4, pp. 661-670. DOI: 10.1007/s11666-017-0534-9

  14. Blochet Q., Delloro F., N'Guyen F., Jeulin D., Borit F., Jeandin M. Effect of the Cold-Sprayed Aluminum Coating-Substrate Interface Morphology on Bond Strength for Aircraft Repair Application // Journal of Thermal Spray Technology. 2017. Vol. 26. No. 4, pp. 671-686. DOI: 10.1007/s11666-017-0548-3

  15. Rech S., Trentin A., Vezz ù S., Vedelago E., Legoux J.-G., Irissou E. Different Cold Spray Deposition Strategies: Single – and Multi-layers to Repair Aluminium Alloy Components // Journal of Thermal Spray Technology. 2014. Vol. 23. No 8, pp. 1237-1250. DOI: 10.1007/s11666-014-0141-y

  16. Widener C.A., Carter M.J., Ozdemir O.C., Hrabe R.H., Hoiland B., Stamey T.E., Champagne V.K., Eden T.J. Application of High-Pressure Cold Spray for an Internal Bore Repair of a Navy Valve Actuator // Journal of Thermal Spray Technology. 2015. Vol. 25. No. 1-2, pp. 193-201. DOI: 10.1007/s11666-015-0366-4

  17. Krebs S., Gartner F., Klassen T. Cold Spraying of Cu-Al-Bronze for Cavitation Protection in Marine Environment // Journal of Thermal Spray Technology. 2015. Vol. 24. No 1-2, pp. 126-135. DOI: 10.1007/s11666-014-0161-7

  18. Shikalov V.S., Klinkov S.V., Kosarev V.F. Cold spraying on materials with low erosion resistance // Proceedings of the 18th International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR). 2016. DOI: 10.1063/1.4964084

  19. Shikalov V.S., Ryashin N.S., Lapaev A.V. Cold spray repairing corrosively damaged areas on aircraft constructions // Solid State Phenomena. 2017. Vol. 265, pp. 325-330. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.265.325

  20. Шапкин В.С., Лапаев А.В., Лапаев В.П., Косарев В.Ф., Клинков С.В., Ряшин Н.С. Разработка функциональных покрытий для восстановления элементов конструкции планера воздушных судов при коррозионных поражениях // Научный вестник ГосНИИ ГА. 2016. № 15. С. 21-32.

  21. Shapkin V.S., Lapaev A.V., Shikalov V.S., Zubkov B.V., Kuleshov A.A. Restoration of aluminium alloy strength properties by cold spray after corrosion damage // International Journal of Mechanical Engineering & Technology (IJMET). 2017. Vol. 8. No. 7, pp. 1929-1941, https://www.iaeme.com/MasterAdmin/uploadfolder/IJMET_08_07_214/IJMET_08_07_214.pdf

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017