Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2025, №4
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27084
Browse
Recent Submissions
Item Enhancing wear resistance of complex-shaped dual-use mechanical components(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Vyshnepolskiy, Yevhen; Bondariev, Andrii; Вишнепольський, Євген Валерійович; Бондарєв, АндрійEN: Purpose. To provide a scientific foundation for a technological approach to significantly increase the wear resistance of gas turbine engine (GTE) nozzle guide vanes (NGVs) by applying advanced protective coating deposition methods. Research methods. The research methods included the selection of typical materials for investigation (ZhS6U and Inconel 718 alloys), a review of multifunctional coating systems and their classifications (Thermal Barrier Coatings (TBCs), wear resistant metallo ceramic coatings (Wear-Resistant Cermet Systems), an analysis of spraying methods (Detonation Spraying (D-Gun), High-Velocity Oxygen Fuel (HVOF), and Atmospheric Plasma Spraying (APS)), and a review of scientific studies that confirm the effectiveness of these methods. Results. The analysis of existing research and literature has shown that the detonation spraying technology is uniquely and most suitably applicable for solving the stated problem, as it is capable of forming a Cr₃C₂-NiCr system coating with the required combination of properties: high density, excellent adhesion, and, most important, a favorable field of residual compressive stresses. Scientific novelty. The systematic approach to solving the complex problem of protecting NGV blades (dual-use parts and mechanisms) by applying the detonation spraying technology, which is known for its ability to form exceptionally dense and wear-resistant coatings. Practical value. Potential possibility to increase significantly the time between overhauls, reliability, and combat readiness of critically important GTE components. UK: Мета роботи. Метою даної роботи є наукове обґрунтування технологічного підходу до значного підвищення зносостійкості лопаток соплового апарату(СА) ГТД шляхом застосування передових методів нанесення захисних покриттів. Методи дослідження. Методи дослідження включали підбір типових матеріалів для проведення досліджень (сплави ЖС6У та Inconel 718), розгляд багатофункціональних систем покриттів та їх класифікацій (теплозахисні покриття (Thermal Barrier Coatings, TBC), зносостійкі металокерамічні системи (Wear-Resistant Cermet Systems)), методи напилення (детонаційне напилення (Detonation Spraying, D-Gun), високошвидкісним киснево-паливним (High Velocity Oxygen Fuel, HVOF, атмосферним плазмовим напиленням (Atmospheric Plasma Spraying, APS) та аналіз наукових досліджень, що підтверджують ефективність зазначених методів. Отримані результати. Аналіз наявних досліджень та літератури показав, що технологія детонаційного напилення є унікальною та найбільш придатною для вирішення поставленої задачі, оскільки вона здатна сформувати покриття системи Cr3C2-NiCr з необхідною комбінацією властивостей: високою щільністю, відмінною адгезією та, що найважливіше, сприятливим полем залишкових напружень стиснення. Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає у системному підході до вирішення складної проблеми захисту лопаток СА (деталей та механізмів подвійного призначення) шляхом застосування технології детонаційного напилення, яка відома своєю здатністю формувати надзвичайно щільні та зносостійкі покриття. Практична цінність. Практичне значення дослідження полягає у потенційній можливості суттєвого збільшення міжремонтного ресурсу, надійності та боєготовності критично важливих елементів ГТД.Item Structure and properties of heat-resistant alloy ZHS-26VI for the production of relevant parts of gas turbine engines(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Puchek, Serhii; Byelikov, Serhii; Пучек, Сергій; Бєліков, Сергій БорисовичEN: Purpose. To study the macro- and microstructural state of a series of research samples of the heat-resistant alloy ZhS26-VI for the production of critical components of a gas turbine engine, namely rotor blades of a high-pressure turbine (HPT), and to evaluate the mechanical properties and heat resistance in accordance with the technical specifications of the materials of the gas turbine hot part . Research methods. Macro- and microstructural analysis and phase composition studies were carried out by optical metallography using an optical microscope. Mechanical properties at room temperature were determined in accordance with ISO 6892-84 and ST SEV 471-88. Tensile tests were carried out on a ZDMY30 machine. Results. The structure and properties of samples of experimental melts of the ZhS-26VI alloy obtained in the FM-1-2-100 vacuum furnace of the “ULMAC” company by the method of equiaxed crystallization were studied. Significant grinding of the macrograin was established due to intensive heat removal and high crystallization rate. The microstructure of the samples before heat treatment corresponds to the cast state of the alloy, and after heat treatment in the standard mode satisfies the technical conditions and corresponds to the approved microstructure scale. The mechanical and heat-resistant properties of the samples meet the requirements of the regulatory documentation for responsible heat-resistant casting. Scientific novelty. New data on the structure and phase state of the ZhS26-VI alloy of experimental and serial melts were obtained. The fine structure of the nickel-based heat-resistant alloy, which is traditionally used to produce high-pressure turbine blades of an aviation gas turbine engine, was studied. Practical value. The results obtained provide an opportunity to expand the use of the ZhS26-VI heat-resistant alloy for the production of castings for critical purposes. UK: Мета роботи. Вивчити макро- та мікроструктурний стан серії дослідницьких зразків жароміцного сплаву ЖС26-ВІ для виробництва критичних компонентів газотурбінного двигуна, а саме роторних лопаток турбіни високого тиску (ТВТ), та оцінити механічні властивості та жароміцність у відповідності до технічних специфікацій матеріалів гарячої частини газової турбіни. Методи дослідження. Макро- і мікроструктурний аналіз та дослідження фазового складу проводили методом оптичної металографії на оптичному мікроскопі. Механічні властивості при кімнатній температурі визначали у відповідності до ISO 6892-84 та СТ СЭВ 471-88. Випробування на розрив здійснювали на машині ZDMY30. Oтримані результати. Проведено дослідження структури та властивостей зразків дослідних плавок сплава ЖС-26ВІ, отриманих у вакуумній печі FM-1-2-100 фірми «ULMAC» методом рівновісної кристалізації. Установлене суттєве подрібнення макрозерна за рахунок інтенсивного тепловідводу та високої швидкості кристалізації. Мікроструктура зразків до термічної обробки відповідає литому стану сплава, а після термообробки по стандартному режиму задовольняє технічні умови та відповідає затвердженій шкалі мікроструктури. Механічні та жароміцні властивості зразків відповідають вимогам нормативної документації до відповідального жароміцного лиття. Наукова новизна. Одержано нові дані щодо структури та фазового стану сплаву ЖС26-ВІ дослідних та серійних плавок. Вивчено тонку будову жароміцного сплаву на основі нікелю, що традиційно використовується для отримання лопаток турбіни високого тиску газотурбінного двигуна авіаційного призначення. Практична цінність. Отримані результати надають можливість розширити використання жароміцного сплаву ЖС26-ВІ для виробництва виливків відповідального призначення.Item Comparative studies of the corrosion resistance of stainless steel sheets for the coating layer of bimetals(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Kornienko, Volodymyr; Mishchenko, Dmytro; Belikov, Sergiy; Mishchenko, Valeriy; Evseeva, Natalia; Kapustyan, Olexiy; Tsokotun, Pavlo; Корнієнко, Володимир; Міщенко, Дмитро; Бєліков, Сергій Борисович; Міщенко, Валерій Григорович; Євсєєва, Наталія Олексіївна; Капустян, Олексій Євгенович; Цокотун, ПавлоEN: Comparative studies of the corrosion resistance of stainless steel sheets for the coating layer of bimetals 15 7-13 16 9 17 669.14.018.8-415:620.193 Purpose. Evaluation of the influence of the chemical composition and structure on the corrosion resistance of steels of different structural classes used as a cladding layer of bimetallic reactors and other devices of titanium-magnesium production. Research methods. In order to choose a rational cladding layer of the developed bimetal, a comparative analysis of the corrosion resistance of steels 12X18Н9, 10X14AГ15 and 08X18T1 and steels 04X18ч, 03X18TБч and 03X17H3Г9МБДЮч, taken as standards for comparison, was carried out [1]. Titanium tetrachloride and a one-molar solution of sulfuric acid were used as chemically active media. Results. The results of the investigation of the corrosion resistance of steels of different structural classes by gravimetric and potentiometric methods in chemically active environments showed that the most suitable option for the cladding layer is steel 03Х17Н3Г9МБДЮч, which has similar coefficients of linear thermal expansion and high corrosion resistance to the base of bimetal - 14Х17Н13МБч [2]. Scientific novelty. It was established that the use of bimetal with a cladding layer made of 03X17H3Г9MBДЮч, 03X18Н or 04X18ч steel reduces the nickel impurity content by 10 times or more in the titanium sponge during the reduction process. Practical value. The use of a bimetal with a base steel of 14X17H13MBч in combination with a cladding layer of steel 03X17H3Г9MБДЮч makes it possible to obtain a titanium sponge that is particularly clean of nickel impurities and will significantly expand the scope of use in the aviation and rocket industry. UK: Мета роботи. Оцінка впливу хімічного складу та структури на корозійну стійкість сталей різних структурних класів, що використовуються як плакувальний шар біметалів реакторів та інших пристроїв титаномагнієвого виробництва. Методи дослідження. З метою вибору раціонального плакуючого шару біметалу, що розробляється, проведено порівняльний аналіз корозійної стійкості сталей 12Х18Н9, 10Х14АГ15 і 08Х18Т1 і взятих як еталони порівняння сталей 04Х18ч, 03Х18ТБч також 03Х17Н3Г9МБДЮч. Як хімічно активне середовище використовували тетрахлорид титану і одномольний розчин сірчаної кислоти. Отримані результати. Результати дослідження корозійної стійкості сталей різних структурних класів гравіметричним і потенціометричним методами в хімічно активних середовищах показали, що найбільш прийнятим варіантом для шару, що плакує, є сталь 03Х17Н3Г9МБДЮч, що має близькі коефіцієнти лінійного термічного розширення та високою корозійну стійкість з основою біметалу - 14Х17Н13МБч [2]. Наукова новизна. Встановлено, що використання біметалу з плакувальним шаром з 03Х17Н3Г9МБДЮч, 03Х18Н або сталі 04Х18гч, знижує вміст домішки нікелю в 10 разів і більше в титановій губці при відновлювальному процесі. Практична цінність. Застосування біметалу з основою сталь 14Х17Н13МБч у поєднанні з плакувальним шаром із сталі 03Х17Н3Г9МБДЮч дає можливості отримувати особливо чисту за домішками нікелю титанову губку та суттєво розширить сферу використання в авіаційній та ракетній промисловості.