Технология синтеза дуплексных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы TiZrAlN для деталей энергоустановок

Машиностроение и машиноведение

2023. Т. 30. № 3. С. 201-208.

Авторы

Григорьев С. Н.*, Волосова М. А.**, Сухова Н. А.***, Шехтман С. Р.****

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин», 127994, г. Москва, Вадковский пер., д.1

*e-mail: s.grigoriev@stankin.ru
**e-mail: m.volosova@stankin.ru
***e-mail: nad_suhova@mail.ru
****e-mail: shex@inbox.ru

Аннотация

Разработана технология синтеза дуплексных вакуумно-плазменных покрытий системы TiZrAlN для деталей авиационных двигателей и энергоустановок, включающая в себя последовательно выполняемые процессы ионно-плазменного азотирования поверхностного слоя и синтеза многослойного покрытия с ионным ассистированием и сепарацией потока плазмы в одном операционном пространстве. Реализация технологии синтеза дуплексных покрытий осуществлялась с помощью плазменного источника с накальным катодом, помещенного на модернизированной ионно-плазменной установке камерного типа ННВ 6.6 – И1, и системы магнитно-дуговой фильтрации электродугового испарителя с Al-катодом. Представлены физико-механические и эксплуатационные свойства многослойных и дуплексных вакуумно-плазменных покрытий, синтезированных с ионным ассистированием и сепарацией потока плазмы. Приведены результаты экспериментальных исследований микротвердости, адгезионной прочности и коррозионной стойкости многослойных и дуплексных покрытий, сформированных на поверхности образцов из сплава ВТ8 вакуумно-плазменным методом в условиях плазменного ассистирования. Показано, что дуплексные покрытия по сравнению с многослойным покрытием имеют более высокую микротвердость благодаря с нанесению покрытия на уже упрочненную ионно-плазменным азотированием поверхность. Установлено, что дуплексное покрытие, синтезированное по разработан- ной технологии, имеет более высокую стойкость к коррозии и адгезионную прочность по сравнению с многослойным вакуумно-плазменным покрытием и дуплексным покрытием, синтезированным без сепарации плазменного потока.

Ключевые слова:

вакуумно-плазменные покрытия, дуплексные покрытия, ионное ассистирование, магнитно-дуговая фильтрация, азотирование

Библиографический список

  1. Корсунов К.А., Ашихмина Е.А. Защитное покрытие TiZrN в авиадвигателестроении // Вестник двигателестроения. 2007. № 1. С. 110–112.

  2. Смыслов А.М., Дыбленко Ю.М., Смыслова М.К. и др.Новая вакуумная установка и технология комбинированной упрочняющей обработки, нанесения покрытий на детали ГТД и энергетических установок // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17. № 1(54). С. 108–113.

  3. Grigoriev S.N., Gurin V.D., Volosova M.A., Cherkasova N.Y. Development of residual cutting tool life prediction algorithm by processing on CNC machine tool // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2013. Vol. 44. No. 9, pp. 790-796. DOI: 10.1002/mawe.201300068

  4. Сухова Н.А., Семенов А.С. Основные тенденции развития перспективных технологий в авиадвигателестроении // Наука – производству: ежегодный научно-технический сборник. Уфа: Электронное изд-во «Вагант», 2012. С. 93–104.

  5. Rolinski E., Cowell B. Plasma Nitride Surface Hardening of Titanium for Aerospace and Armament Applications // Aerospace & Defense Technology. 2012, pp. 10-12.

  6. Крымов В.В., Фомина Л.П. Технология ионной химико-термической обработки деталей ГТД // Авиационная промышленность. 2014. № 4. С. 19–22.

  7. Волосова М.А., Григорьев С.Н. Технологические принципы осаждения износостойких нанопокрытий для применения в инструментальном производстве // Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. № 6(66). С. 37–42.

  8. Li C.X., Bell T. Corrosion properties of plasma nitride AISI 410 martensitic stainless steel in 3.5% NaCl and 1% HCl aqueous solutions // Corrosion Science. 2006. Vol. 48. No. 8, pp. 2036–2049. DOI: 10.1016/j.corsci.2005.08.011

  9. Arushanov K.A., Zeltser I.A., Karabanov S.M. et al. New technology of ion-plasma modification of the contact surfaces of reed switches in oscillatory discharge // Journal of Physics: Conference Series. 2012. Vol. 345. No. 1: 012003. DOI: 10.1088/1742-6596/345/1/012003

  10. Grigoriev S.N., Migranov M.Sh., Shekhtman S.R. et al. Sensor Information Processing in the Control of Quality Parameters of Functional Coatings of Products Deposited by Vacuum- Arc Spraying // SPIE Future Sensing Technologies. 2021. Vol. 11914. DOI: 10.1117/12.2605753

  11. Крысина О.В., Коваль Н.Н., Лопатин И.В., Шугуров В.В. Генерация низкотемпературной плазмы дуговых разрядов низкого давления для синтеза износостойких нитридных покрытий // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 11/3. С. 88–92.

  12. Мухин В.С., Шехтман С.Р. (ред.) Физические методы нанесения нанопокрытий: Учебное пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2023. – 333 с.

  13. Мигранов М.Ш., Шехтман С.Р., Сухова Н.А., Гусев А.С. Износоустойчивые комплексы инструментального назначения для эксплуатации в условиях повышенной теплосиловой нагрузки // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 3. С. 211–219. DOI: 10.34759/vst-2022-3-211-219

  14. Weinhold T., Dalke A., Schramm A., Biermann H. Sliding wear behavior of duplex coatings with different plasma nitride layers and a Cr-Al-Ti-B-N coating // Engineering Reports. 2022. 4(3).DOI: 10.1002/eng2.12377

  15. Сухова Н.А. Реализация новых подходов к оценке эффективности инновационных технологий производства деталей ГТД // Наука – производству: Ежегодный на учно-технический сборник. Уфа: Электронное изд-во «Вагант», 2014. С. 88–97.

  16. Мигранов М.Ш., Шехтман С.Р., Мигранов А.М. Трибо- технические характеристики режущего инструмента с ионно-модифицированной поверхностью // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2019. № 10. С. 464–469.

  17. Олейник М.А., Балякин А.В., Скуратов Д.Л., Петров И.Н., Мешков А.А. Влияние режимов прямого лазерного выращивания на формообразование одиночных валиков и стенок из жаропрочного сплава ХН50ВМТЮБ // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 4. С. 243-255. DOI: 10.34759/vst-2022-4-243-255

  18. Григорьев С.Н., Волосова М.А. Технология комбинированного поверхностного упрочнения режущего инструмента из оксидно-карбидной керамики // Вестник машиностроения. 2005. № 9. С. 32–36.

  19. Ушаков И.В., Ошоров А.Д. Микроразрушение многослойного композита на основе аморфно-нанокристаллического металлического сплава // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29. № 3. С. 246–252. DOI: 10.34759/vst-2022-3-246-252

  20. Vereschaka A.S., Grigoriev S.N., Sotova E.S., Vereschaka A.A. Improving the efficiency of the cutting tools made of mixed ceramics by applying modifying nanoscale multilayered coatings // Advanced Materials Research. 2013. Vols. 712- 715, pp. 391-394. DOI: 4028/www.scientific.net/AMR.712-715.391

  21. Suhova N.A., Shekhtman S.R., Migranov M.S. Synthesis of nanostructured composite coatings in ARC discharge plasma // 4th International conference on industrial engineering ICIE 2018. Lecture notes in mechanical engineering. Springer, Cham. 2019, pp. 1393-1399. DOI: 10.1007/978-3-319-95630-5_147

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024