Сучасна електрометалургія, 2016, №01



2016 №01 (03)

DOI of Article 10.15407/sem2016.01.04

2016 №01 (05)

---

Современная электрометаллургия, 2016, #1, 26-31 pages
 

Влияние многослойных конденсационных покрытий на характеристики демпфирования титанового сплава ВТ-6

А.В. Микитчик¹, Ю.Э. Рудой¹, И.В. Грушецкий², А.О. Ахтырский¹, С.М. Романенко¹

¹Государственное предприятие «Международный центр электронно-лучевых технологий. ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины» (МЦ ЭЛТ). 03150, г. Киев, ул. Горького, 68. E-mail: yakovchuk@paton-icebt.kiev.ua.
²Крыловский государственный научный центр. 196158, Россия, г. Санкт-Петербург, Московское шоссе, 44. E-mail: krylov@krylov.spb.ru
 
Abstract
Представлены результаты сравнения демпфирующих свойств образцов из сплава Ti–6Al–4V (ВT-6) без покрытия и с нанесенным трехслойным демпфирующим покрытием Cu/Ni/Cr суммарной толщиной 70 мкм. Покрытие получали электронно-лучевым осаждением в вакууме из паровой фазы. Исследование демпфирующей способности образцов проводили при комнатной температуре. Коэффициенты потерь определяли по ширине резонансного максимума и времени снижения уровней вибрации после импульсного воздействия. Установлено, что нанесение электронным лучом покрытия Cu/Ni/Cr обуславливает повышение демпфирующей способности образцов из ВТ-6 в 2...2,5 раза, о чем свидетельствует увеличение коэффициента потерь. Библиогр. 26, табл. 3, ил. 8.
 
Ключевые слова: электронно-лучевое испарение и конденсация в вакууме; вибрация; демпфирование (затухание) колебаний; долговечность; титановый сплав ВT-6; защитные покрытия; компрессорные лопатки ГТД; коэффициент потерь; диссипация энергии
 
Received:                14.01.16
Published:               25.06.16
 
 
References
 

1. Конструкционные материалы: Справочник / Под ред. Б.Н. Арзамасова. — М.: Машиностроение, 1990. — 687 с.
2. Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 / И.С. Малашенко, В.В. Куренкова, И.В. Белоусов, В.И. Бибер // Современ. электрометаллургия. — 2014. — № 2. — С. 26–35.
3. Чичков Б.А. Рабочие лопатки авиационных газотурбинных двигателей. Ч.1. Эксплуатационная повреждаемость рабочих лопаток. — М.: МГТУ ГА, 2000. — 74 с.
4. The evaluation of the damping characteristics of a hard coating on titanium / C. Blackwell, A. Palazotto, T. George et al. // Shock and Vibration. — 2007. — 14. — Р. 37–51. https://doi.org/10.1155/2007/260183
5. Ножницкий Ю.А., Федина Ю.А., Шадрин Д.В. Исследование конструкционного демпфирования колебаний рабочих лопаток турбомашин на динамических разгонных стендах // Вест. Самар. гос. аэрокосмич. ун-та. —— № 3. — С. 314–320.
6. Movchan B.A., Ustinov A.I. Highly damping hard coatings for protection of titanium blades / Evaluation, control and preventing of high cycle fatigue in gas turbine engines for land, sea and air vehicles // Proc. of RTO-AVT 121 Symp. (Seville, Spain, Oct. 3–5 2005). — Seville, 2005. — P. 1–15.
7. Movchan B.A. Functionally graded EBPVD coatings // Surf. Technol. — 2002. — 149. – P. 252–262.
8. Защитные и упрочняющие ионно-плазменные покрытия для лопаток и других ответственных деталей компрессора ГТД / С.А. Мубояджян, Д.А. Александров, Д.С. Горлов и др. // Авиационные материалы и технологии: Юбил. науч.-техн. сб. — М.: ВИАМ, 2012. — С. 71–81.
9. Исследование возможности повышения служебных характеристик лопаток компрессора ГТД методом ионного модифицирования поверхности / С.А. Мубояджян, А.Н.Луценко, Д.А. Александров и др. // Труды ВИАМ. — 2013. — № 1. — С. 10–21.
10. Структура и свойства эрозионностойких градиентных покрытий на основе TiN, B₄C и Cr, полученных электронно-лучевым осаждением // Тез. докл. 3-й междунар. конф. «HighMatTech 2011», 3–7 окт. 2011 г., Киев, 2011. — С. 392.
11. Влияние условий конденсации на структуру и свойства твердых покрытий на основе B₄C, полученных электронно-лучевым испарением в вакууме / К.Ю. Яковчук, Ю.Э. Рудой, А.В. Микитчик и др. // Современ. электрометаллургия. — 2012. — № 1. — С. 28–33.
12. Green J., Patsias S. A Preliminary approach for the modeling of a hard damping coating using friction elements // Proc. of the 7th National Turbine Engine High Cycle Fatigue Conference (West Palm Beach, Florida, USA, May 2002). — P. 1–9.
13. Torvik J. Determination of mechanical properties of non-linear coatings from measurements with coated beams // Intern. J. of Solids and Structures. — 2009. — 46. – P. 1066–1077. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2008.10.025
14. Filippi S., Torvik P.J. A Methodology for predicting the response of blade with nonlinear coatings // J. Eng. Gas Turbines Power. — 2010. — 133, № 4. — P. 1–7.
15. Мовчан Б.А, Демчишин А.В. Исследование структуры и свойств толстых вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, окиси алюминия и двуокиси цыркония // Физ. мет. и металловед. — 1969. — 28, № 4. — С. 654–660.
16. Torvik P.J. A slip damping model for plasma sprayed ceramics // Appl. Mech. — 2009. — 76, № 6. — P. 1–8.
17. Torvik P., Langley B. Material properties of hard coatings developed for high damping // Proc. of the 51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, (Orlando, Florida, USA, July 29, 2015). — Orlando, 2015. — P. 1–17. https://doi.org/10.2514/6.2015-4195
18. Яковчук К.Ю., Рудой Ю.Э. Одностадийная электронно-лучевая технология осаждения термобарьерных градиентных покрытий // Современ. электрометаллургия. — 2003. — № 2. — С. 10–16.
19. Мовчан Б.А., Яковчук К.Ю. Электронно-лучевые установки для испарения и осаждения неорганических материалов и покрытий // Там же. — 2004. — № 2. — С. 10–15.
20. Aznakayev E. Micron-gamma for estimation the physico-mechanical properties of micromaterials // Proc. of the Intern. с «Small Talk-2003». — San Diego, California, USA, 2003. — Р. 8–10.
21. Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J. Mater. — 1992. — 7, № 6. — P. 1564–1583.
22. ГОСТ 9.312–89 ЕСКЗС. Покрытия защитные. Методы определения жаростойкости. — Введ. 01.07.90. — М.: Гос. ком. СССР по стандартам, 1989. — 7 с.
23. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. — Киев: Наук. думка, 1971. — 375 с.
24. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. — В 3 т. — 8-е изд., перераб и доп. — Т. 1. — М.: Машиностроение, 2001. — 912 c.
25. Устинов А.И. Диссипативные свойства наноструктурированных материалов // Пробл. прочности. — 2008. — № 5. — С. 96–104.
26. Структура и механические свойства наноструктурированных вакуумных конденсатов никеля / А.И. Устинов, В.С. Скородзиевский, Е.В. Фесюн, В.Н. Тараненко // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — Киев: РВВ ІМФ, 2012. — 10, № 1. — С. 11–18.