Детали газотурбинных двигателей изготавливают из жаропрочных никелевых сплавов методом литья по выплавляемым моделям. Одним из наиболее ответственных технологических этапов этого процесса, во многом определяющим качество готовой отливки, является удаление модельных масс из оболочковых форм.Рассмотрены достоинства и недостатки разных способов удаления модельных составов, а также основные направления отечественных научно-исследовательских работ, нацеленных на интенсификацию процесса, уменьшение возможности образования трещин в формах и брака отливок.

Выполнено сравнительное исследование параметров решетки γ- и γ'-фаз, γ/γ'-мисфита, температуры γ'-сольвус, межфазной энергии на границе γ/γ' и энергии антифазной границы монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС) третьего, четвертого и пятого поколений. Основное внимание уделено зависимости этих характеристик от температуры и состава сплавов. Расчеты выполнены с использованием термодинамического моделирования. Установлено, что сплав ВЖМ8 характеризуется наиболее высокими значениями мисфита и температуры γ'-сольвус, сплав ВЖМ4 обладает наименьшей межфазной энергией на границе γ/γ′, сплав ВЖМ1 – самой высокой энергией антифазной границы.

Представлены результаты исследования процессов деформационной сварки заготовок из сплава типа ЭП718-ИД. Перед осадкой заготовки подвергались пайке для защиты сопрягаемых поверхностей от окисления и улучшения качества сварного шва. Пайка осуществлена по двум схемам: по всей площади сопрягаемых поверхностей и по контуру. После пластической деформации и термообработки составных заготовок сварной шов на штамповке, предварительно спаянной по контуру сопрягаемых поверхностей, разрушился после охлаждения. Сварное соединение на штамповке с пайкой по всей площади осталось неразъемным.

Проведена разработка никельсодержащего припоя ВПр56 для высокотемпературной диффузионной пайки биметаллических узлов конструкции типа «блиск» из жаропрочных сплавов ЭП975 и ВКНА-25. Изучено влияние легирующих элементов (Ti, Nb, B) на технологические характеристики припоя: температуру плавления, растекаемость, равномерность шва и склонность к эрозии основного металла. Применены методы планирования экспериментов и регрессионного анализа для подбора состава. Установлено, что припой ВПр56 соответствует требованиям к соединениям газотурбинных двигателей (ГТД).

В литых лопатках с равноосной структурой одним из дефектов является усадочная пористость, представляющая собой концентратор напряжений и снижающая уровень свойств и надежность материала. Данный дефект особенно проявляется в крупногабаритных лопатках газотурбинных установок и газотурбинных двигателей, при затвердевании которых не удается осуществить достаточно полную компенсацию усадки обычными технологическими приемами. В первой части данной статьи рассмотрены основные положения существующих представлений о питании отливок.

Показано влияние температуры отжига на размер кристаллитов, параметры решетки и степень кристалличности полиэфиркетонкетона (ПЭКК), содержащего углеродные волокна. По результатам оптической и электронной микроскопии определены размеры частиц ПЭКК и углеродных волокон. Построены температурные зависимости степени кристалличности термопласта, рассчитанной методом рентгеноструктурного анализа. Изучен механизм изотермической кристаллизации ПЭКК и показано влияние кристалличности полимера на микростроение излома.

Представлены результаты исследования гель-полимерных электролитов на основе поливинилового спирта, пропиленгликоля и соли LiTFSI. Методами инфракрасной спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии, синхронного термического анализа и импедансной спектроскопии изучено влияние состава на химическую структуру, термические свойства и ионную проводимость полученных материалов. Установлено, что увеличение содержания LiTFSI приводит к значительному повышению электропроводности – до 25,96·10^–2 мСм/см при 343 К. Показано, что полученные электролиты демонстрируют высокую термическую стабильность и перспективны для применения в твердотельных источниках тока.

С применением методов рентгеновской микродифракции и микрофлуоресценции, а также методов электронографии исследованы процессы структурообразования в оксидных моноволокнах. Показано, что основной фазой образцов является муллит. Установлено, что на исследуемой длине моноволокон все образцы имеют однородный фазовый состав. Показано, что все образцы обладают выраженной зернистой структурой с вытянутыми зернами, габитус которых соответствует муллиту. Зерна равномерно распределены в кристаллической матрице.

Подробно рассмотрены основные методы аддитивного производства (послойное наплавление, лазерная стереолитография, цифровая обработка светом, струйная печать), позволяющие получать трехмерные структуры со сложной архитектурой (скаффолды) на основе гидроксиапатита. Проведен анализ научно-технической информации в области 3D-печати керамики на основе гидроксиапатита с последующим применением в регенеративной медицине. Проведена оценка актуальности исследований в области получения биомедицинских изделий на основе гидроксиапатита с применением аддитивных технологий. 

Применение синтезированного волластонита (основной компонент – β-волластонит) на основе цеолитсодержащей кремнистой породы позволяет обеспечить получение эпоксидных композиций, которые обладают высоким уровнем триботехнических свойств, твердости, износостойкости и адгезии к стали. Силикат кальция из цеолитсодержащей кремнистой породы повышает химическую и термическую стойкость, а также устойчивость к ультрафиолетовому облучению эпоксидных материалов, что делает его перспективным для применения в авиационной промышленности.

Исследованы структура и физико-механические свойства композиционного материала на основе карбида кремния, армированного металлическими волокнами. Определено оптимальное содержание армирующей фазы, проведено модифицирование поверхности волокон для повышения адгезии с матрицей. Проведены испытания на ударную вязкость. Определена прочность при трехточечном изгибе и значение температурного коэффициента линейного расширения. Установлено, что введение волокон в хрупкую керамическую матрицу способствует перераспределению напряжений в объеме композиционного материала, что приводит к повышению сопротивления ударным и изгибающим нагрузкам. Выявлена зависимость прочностных характеристик от количества армирующего наполнителя.

Вакуумный отжиг исходного аморфного микропровода состава (PrDy)–(CoFe)–B способствует формированию поликристаллической структуры, содержащей магнитожесткую тетрагональную фазу (PrDy)₂‒(CoFe)₁₄‒B₁ и магнитомягкую кубическую фазу Fe, что приводит к значительному расширению петли магнитного гистерезиса и исчезновению доменов. Локальное лазерное облучение вызывает локальное поверхностное восстановление аморфной структуры в заданном профиле на пути лазерного луча. В зоне лазерного облучения наблюдается восстановление доменной структуры.

Рассмотрено влияние технологических параметров нанесения, таких как температура проведения процесса, продолжительность нанесения алюминидного покрытия и температура вакуумного отжига сформированного покрытия. При высоких температурах формируется равномерный слой алюминидного покрытия на всей поверхности образца, что даст возможность наносить покрытия на высокотехнологичные детали с развитой внешней и внутренними поверхностями, изготовленные с помощью аддитивного производства. Это позволит повысить эффективность и надежность современных газотурбинных двигателей.

Разработана методика электрохимического формирования инвертированных опалов на основе ZnO и ZnO(Al) с использованием коллоидных кристаллов в качестве темплата. Исследована зависимость фазового состава и микроструктуры инвертированных опалов от условий двухстадийного синтеза, включающего электрохимически индуцированное осаждение и последующий отжиг. В результате отжига образуется однофазный легированный алюминием оксид цинка с заданной структурой инвертированного опала. Изучены фотолюминесцентные и фотонные свойства инвертированных опалов на основе ZnO(Al).

Представлен анализ прочности и трещиностойкости конструкций, в частности L-образной панели, с использованием метода конечных элементов. Рассмотрена методика оценки предельных напряженных состояний конечных элементов, определяющих направление роста трещины на основе критериев линейной упругой механики разрушения. Проведено численное моделирование L-образной панели, находящейся под воздействием вертикальной нагрузки. Моделирование включало дискретизацию конструкции с использованием метода конечных элементов, формирование матриц жесткости и исследование предельных состояний. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными для бетонных конструкций.