Исследование диссипативных свойств и характеристик поверхностного слоя наноструктурированных покрытий пера лопаток

Abstract

RUS: Цель работы. Исследовать характеристики поверхностного слоя и диссипативные свойства наноструктурированных покрытий лопаток ГТД. Методы исследования. Исследования проводили на лопатках из титанового сплава ВТ3-1, покрытых наноструктурированной медью и серебром после ультразвукового упрочнения шариками. Покрытия получали методом электронно-лучевого испарения и конденсации материала покрытия в вакууме [3]. Испытания по исследованию диссипативных свойств проводили на виброэлектродинамическом стенде ВЭДС-400 согласно [11]. Рентгеноструктурные исследования проводились на дифрактометре ДРОН-3 в медном монохроматическом излучении с фильтрацией дифракционных отражений и компьютерной обработкой данных. Полученные результаты. Приведены результаты исследований диссипативных свойств наноструктурированных покрытий из меди и серебра рабочих поверхностей лопаток. Показано, что лопатки обладают большей демпфирующей способностью, чем исходные без покрытия; причем конденсаты из наноструктурированной меди приводят к большей диссипации энергии. Результаты измерения шероховатости и микротвердости свидетельствуют о том, что покрытие не ухудшает качество поверхности и не приводит к изменению твердости подслойной области и сердцевины. Установлено, что покрытие пера лопаток из наноструктурированной меди и серебра не приводит к снижению выносливости лопаток и не изменяет частоту собственных колебаний лопатки. Научная новизна. Установлено, что наноструктурированные покрытия меди и серебра текстурованы и имеют ориентационное расположение плотноупакованных плоскостей (111) и, частично, плоскостей (100), параллельно поверхности лопатки, что должно обеспечивать хорошее сцепление покрытия с поверхностью лопатки. Практическая ценность. Установлено, что покрытие пера лопаток наноструктурированной медью приводит к значительному повышению демпфирующей способности лопаток и обеспечивает благоприятные характеристики поверхностного слоя, что позволяет рассматривать его в качестве возможной составляющей композитных защитных покрытий лопаток ГТД. UK: Мета роботи. Дослідити характеристики поверхневого шару та дисипативні властивості наноструктурованих покриттів лопаток ГТД. Методи дослідження. Дослідження проводили на лопатках з титанового сплаву ВТ3-1 з нанесеними покриттями наноструктурованої міді і срібла після ультразвукового зміцнення поверхні кульками. Покриття отримували методом електронно-променевого випаровування й конденсації матеріалу покриття у вакуумі [3]. Випробування дисипативних властивостей проводили на віброелектродинамічному стенді ВЕДС-400 згідно з [11]. Рентгеноструктурні дослідження проводилися на дифрактометрі ДРОН-3 в мідному монохроматичному випромінюванні з фільтрацією дифракційних променів і комп’ютерним обробленням даних. Отримані результати. Наведено результати досліджень дисипативних властивостей наноструктурованих покриттів з міді та срібла на робочі поверхні лопаток. Показано, що лопатки мають більшу демпфувальну здатність, ніж вихідні без покриття; причому конденсати з наноструктурованої міді приводять до більшої дисипації енергії. Результати вимірювання шорсткості й мікротвердості свідчать про те, що покриття не погіршує якість поверхні і не призводить до зміни твердості підшарової області і серцевини. Встановлено, що покриття пера лопаток з наноструктурованої міді і срібла не приводить до зниження витривалості лопаток і не змінює частоту власних коливань лопатки. Наукова новизна. Встановлено, що наноструктуровані покриття міді і срібла текстуровані і мають орієнтаційне розташування щільноупакованих площин ( 111 ) та частково площин (100), паралельно поверхні лопатки, що має забезпечувати гарне зчеплення покриття з поверхнею лопатки. Практична цінність. Встановлено, що нанесення покриття з наноструктурованої мідї на перо лопатки приводить до значного підвищення демпфувальної здатності лопаток і забезпечує сприятливі характеристики поверхневого шару, що дозволяє розглядати його як можливу складову композитних захисних покриттів лопаток ГТД. EN: Purpose. Investigate the characteristics of the surface layer and dissipative properties of nanostructured coatings of GTE blade. Methods of research. Studies were performed on blades of titanium alloy VT3-1 coated with nanostructured copper and silver after ultrasonic hardening with balls. Coatings were obtained by electron beam evaporation and condensation of the coating material in vacuum [3]. Tests for the study of dissipative properties were carried out on a VEDS-400 vibroelectrodynamic test bench according to [11]. X-ray diffraction studies were carried out on a DRON-3 diffractome-ter in monochromatic copper radiation with filtration of diffraction reflections and computer data processing. Results. The results of studies of the dissipative properties of nanostructured coatings of copper and silver on the working surfaces of blades are presented. It is shown that the these blades have a greater damping ability than the original without coating; moreover, condensates of nanostructured copper lead to greater energy dissipation. The results of measuring the roughness and microhardness indicate that the coating does not impair the quality of the surface and does not lead to a change in the hardness of the sublayer region and core. It has been established that the coating of blades feather made of nanostructured copper and silver does not lead to a decrease in the endurance of the shoulder-blades and does not change the frequency of natural oscillations of the blades. Scientific novelty. It has been established that nanostructured copper and silver coatings are textured and have an orientation arrangement of close-packed (111) planes and, partially, (100) planes, parallel to the shoulder-blade surface, which should ensure good adhesion of the coating to blade surface. Practical value. It has been established that the coating of feather blades with nanostructured copper leads to a significant increase in the damping capacity of the blades and provides favorable characteristics of the surface layer, which makes it possible to consider it as a possible component of composite protective coatings for GTE blades.