Применение микросекундных интенсивных электронных пучков для улучшения эксплуатационных свойств лопаток газотурбинных двигателей
Диссертация
Автор принимал непосредственное участие в создании исследовательских установок ГЕЗА-1 и ГЕЗА-2, предложил применить модификацию поверхности лопаток ГТД с помощью МИЭП для улучшения их эксплуатационных свойств- 9 провел исследования по выбору оптимальных режимов электронно-пучковой обработки лопаток ГТДразработал методику электронно-пучковой обработки лопаток ГТД из жаропрочных материалов… Читать ещё >
Содержание
- 1. ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОСЕКУНДНЫХ ИНТЕНСИВНЫХ 11 ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ (МИЭП)
- 1. 1. Генерация импульсных электронных пучков на основе 11 многоострийных взрывоэмиссионных катодов
- 1. 2. Исследовательские установки для модификации поверхностных 15 свойств материалов
- 2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ 23 ОБРАБОТКИ, ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ И ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ЖАРОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЛОПАТОК ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ГТД)
- 2. 1. Материалы, модельные образцы и детали для исследований
- 2. 2. Оборудование и методика электронно-пучковой обработки
- 2. 3. Оборудование и методики исследования состояния 31 поверхностных слоев образцов и лопаток
- 2. 4. Методики определения эксплуатационных свойств лопаток
- 3. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИЭП ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ 45 ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦОВ ЖАРОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЛОПАТОК ГТД
- 3. 1. Численное моделирование взаимодействия МИЭП с 46 жаропрочными материалами
- 3. 2. Оптимизация параметров МИЭП
- 4. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА 76 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЛОПАТОК ГТД
- 4. 1. Усталостная прочность
- 4. 2. Жаростойкость
- 4. 3. Эрозионная стойкость
- 4. 4. Сопротивление солевой коррозии в условиях 91 термоциклирования
- 4. 5. Удаление нагара и отработанных покрытий
- 4. 6. Испытания лопаток на технологическом изделии
- 5. РАЗРАБОТКА ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ЭЛЕКТРОННО- 103 ПУЧКОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ЛОПАТОК ГТД
- 5. 1. Расчет основных параметров установки
- 5. 2. Краткое описание конструкции установки
Список литературы
- Сулима А. М., Носков А. А., Серебренников Г. 3. Основы технологии производства газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 2001, 480 с.
- Сулима А. М., Шулов В. А., Ягодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.
- Петухов А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД. М.: Машиностроение, 1993. 240 с.
- Каблов E.H. Литые лопатки газотурбинных двигателей (сплавы, технология, покрытия) // М.: МИСиС, 2001. 632 с.
- Фазовые и структурные изменения в стали 45 под действием низкоэнергетичного электронного пучка / Ю. Ф. Иванов, В. И. Итин, С. В. Лыков и др. // Известия РАН. Металлы, 1993. № 3. с. 130−140.
- Engelko V.l., Lazarenko A.V., Pechersky O.P. Proc. of the 9th Intern. Conf. on High-Power Particle Beams. Washington, USA, 1992. Vol. III, p.1935−1941
- Лясоцкий И.В., Никитин A.A., Федоров C.B., Лазаренко A.B., Печерский О. П., Чебуков Е. С., Энгелько В.И, Исследование поверхностных быстрозакаленных слоев в сталях и сплавах при электронном облучении.
- Труды II Международной конф. по электронно-лучевым технологиям. 1988, Варна, Болгария, с.646−652.
- Shulov V. A., Remnev G. Е., Nochovnaya N. A. etc. High power ion beam treatment of titanium alloy parts, Proceedings of the 8th International Conference on Titanium, U. K., v. 3. 1996. p. 2126−2132.
- Remnev G. E. and Shulov V. A. Application of high power ion beams for technology // Laser and Particle Beams, 1993. v. 11, N4. p. 707−731.
- High-power ion beam treatment application for properties modification of refractory alloys // V. A. Shulov, N. A. Nochovnaya, G. E. Remnev, A.I. Ryabchikiv // Surface and Coatings Technology. 1997. № 99. p. 74−81.
- Исследование состояния поверхности обработанных мощным ионным пучком лопаток компрессора ГТД из сплава ВТ9 после эксплуатационных испытаний на технологическом двигателе / А. Н. Напольнов, А. Ф. Львов, В. А. Шулов и др.// Титан, 1995. № 1−2. — с. 30−34.
- Shulov V. A., Remnev G. Е., Nochovnaya N. A. Thermomechemical processing of titanium alloys by high power pulsed ion beams // J. Materials science and Engineering. 1998. A242. p. 290−293.
- Месяц Г. А. Эктоны. Екатеринбург. УИФ «Наука», 1993, ч. 1/.
- Энгелько В.И. Разработка методов формирования интенсивных электронных и ионных пучков микросекундной длительности, создание на их основе ускорителей и их применение. Дисс. .доктора, техн. наук. Санкт-Петербург. 2002 г
- V Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике, (22−24 мая 1984 г., Новосибирск) Томск. ИСЭ СО АН СССР/
- Ковалев В.Г., Комаров O.JI., Печерский О. П., Савельев Ю. М., Ткаченко К. И., Энгелько В. И. Об ограничении длительности электронного пучка, формируемого в сильноточном диоде в нарастающем магнитном поле. ЖТФ, т.60, в. 1, с.133−140, 1990.
- Бурцев В.А., Василевский М. А., Ройфе И. М., Середенко Е.В., Энгелько
- B.И. Сильноточный релятивистский электронный пучок с длительностью более 10"5 с. Письма в ЖТФ, т.2, в. 24, с. 1123, 1976
- Василевская Ю.А., Василевский М. А., Ройфе И. М., Энгелько В.И., Яковлев
- C.П., Янкин Е. Г. Об импедансе диода с многоострийным взрывоэмиссионным катодом. ЖТФ. 1980, т.50, в. 11, с. 2356.
- Василевская Ю.А., Василевский М. А., Ройфе И. М., Энгелько В. И., Яковлев С. П., Янкин Е. Г. Формирование электронного пучка в диоде с многоострийным взрывоэмиссионным катодом. ЖТФ. 1983, т.53, в. 4, с.677−682.
- V.I. Engelko Formation of stable long-pulse electron beams with the help of explosive emission cathodes. Plasma Devices and Operations, Vol.13, No.2, June 2005, 135−142
- Бурцев B.A., Василевский M.A., Ройфе И. М., Середенко Е. В., Энгелько В. И. О повышении стабильности работы взрывоэмиссионных многоострийных катодов. Письма в ЖТФ. 1978, т.4, в.18, с.1083−1087.
- Василевский М.А., Ройфе И. М., Энгелько В. И. Об особенностях работы взрывоэмиссионных многоострийных катодов в микросекундном диапазоне длительностей импульса. ЖТФ. 1981, т.51, в. 6, с.1183−1194
- Василевский М.А., Ройфе И. М., Энгелько В. И., Янкин Е. Г. Исследование динамики плазмы МВК. ЖТФ. 1986, т.56, в. 3, с.469−475.
- Бурцев В.А., Василевский М. А., Глухих В. А., Гусев О. А., Ройфе И. М., Середенко Е. В., Энгелько В. И. Триод с взрывоэмиссионным катодом для генерирования электронных пучков с широким диапазоном изменения параметров. Письма в ЖТФ, 1978, т.4, в. 19, с. 1149.
- Петров Р.Л., Лазаренко А. В., Чебуков Е. С., Энгелько В. И. Улучшение трибологических характеристик сталей, обработанных мощным пучком электронов. Тезисы докл. VIII Всесоюз. симп. по сильноточ. электронике. 1990, Свердловск, с. 147.
- Strauss D., Mueller G., Schumacher G., Engelko V.I., Stamm W., Clemens D., Quaddakers WJ. Oxide scale growth on MCrAlY bond coatings after pulsedelectron beam treatment and deposition of EBPVD-TBC. Surface & Coatings Technology. 2001. 135, pp. 196−201.
- Andreev A.A., Engelko V.I., Mueller G., Nochovnaya N.A., Shulov V.A., Vinogradov M.V. Proc. of the 5th Conf. on Modification of Materials with. Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, 24−29 Sept., 2000. V.3, pp.245−249.
- Surface processing of titanium alloy parts by intense electron beams. Nochovnaya N.A., Shulov V.A., Engelko V.I., Mueller G., Schumacher G., Lvov A.F. Vinogradov M.V. Proc. of the 9th Intern. Conf. on Titanium. 1999. V. II, pp.914−921.
- Mueller G., Bluhm Н., Engelko V., Yatsenko В. Pulsed electron beams facilities (GESA) for surface treatment of materials. Vacuum 62, 2001, p.211−216.
- Салонина О. П., Глазунов С. Г. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976. 447 с
- Металлография титановых сплавов /Н.Ф. Аношкин, А. Ф. Белов, С. Г. Глазунов и др.// М.: Металлургия. 1980. 463 с.
- Мубояджан А. А., Помелов Я. А., Будиновский С. А. Авиационная техника и наука. Авиационные материалы. Жаростойкие покрытия для лопаток газовых турбин. М.: ВИАМ ОНТИ, 1988. с. 95−99.
- Ульянин Е. А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1991.256 с.
- Масленков С. Б., Масленкова Е. А. Стали и сплавы для высоких температур. М.: Металлургия, 1976, т. 1. 383 с.
- Бриггс Д., Сих М. П. Анализ поверхности методами Оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. М.: МИР, 1987. 598 с.
- Горелик В. А., Протопопов О. Д. Количественная Оже-спектроскопия // Обзоры по электронной технике. Серия 7. М.: ЦНИИ Электроника, 1978. в. 18. с. 1−50.
- Furman Е. Composition analysis of some metal alloys using auger electron spectroscopy// J. Material Science, 1982. v. 17. — p. 575−579.
- Ягодкин Ю.Д. Рентгенографическое исследование структуры поверхностного слоя материалов методом скользящего отраженного пучка // Заводская лаборатория, 1989. т. 55, № 2. — с. 72−73.
- Русаков А. А. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977. 480 с.
- Прочность металлов и сплавов / Дж. Дж. Мак-Куин, Дж. П. Бейлон, Дж. И. Диксон и др. // М.: Металлургия, 1990. 352 с
- Исследование коррозионных процессов методом фото-стимулированной экзоэмиссии / В. А. Шулов, В. В. Шорин, A.M. Сулима и др.// Тез. докл. 20 Всес. конф. по эмиссионной электронике. Киев: ИФ АН УССР. 1987. с. 208−209.
- Методы исследования поверхностного слоя деталей двигателей летательных аппаратов / М. В. Зверев, В. В. Шорин, В. А. Шулов, Ю. Д. Ягодкин // М.: МАИ, 1987. 76 с.
- Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации / А. Н. Диденко, Э. В. Козлов, Ю. П. Шаркеев и др. //Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. № 3. — с. 120−131.
- The mechanisms of the long range effect in metals and alloys by ion implantation / Y.P. Sharkeev, E.V. Kozlov, A.N. Didenko etc.// J. Surface & coatings technology 1996. -N 83. p. 15−21.
- Проблемы формирования твердых растворов и интерметаллидых фаз системы алюминий никель при высокоинтенсивной ионной имплантации / Э. В. Козлов, А. И. Рябчиков, Ю. П. Шаркеев // Известия академии наук. Серия физическая. 2003, № 3. с. 166−167.
- Булычев С. И., Алехин В. П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. М.: Машиностроение, 1990. 224 с.
- Хан X. Теория упругости. Пер. с нем. Под редакцией Э. И. Григолюка. М.: Мир, 1988. 343 с.
- Иванова B.C., Шанявский А. А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия, 1988. 397 с.
- Школьник Л.М. Методы усталостных испытаний. М.: Металлургия, 1978. 300 с.
- Балтер М.А. Фрактография средство диагностики разрушенных деталей М.: Машиностроение, 1987.158 с.
- Энгель Л., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение. М.: Металлургия, 1986. 231 с.
- Ирвин Дж., Парис П. Основы теории роста трещин и разрушение. В кн.: Разрушение. М.: Мир, 1976. т. 3. с. 17−66.
- Морис Ф., Мени Л., Тиксье Р. Макроанализ и растровая электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1985. 392.
- Erosion of surface coatings in hydrodynamic flows / M. J. Pickles, B. J. Briscoe, R. S. Jullian, M. J. Adams // J. Wear, 1996. v. 181/183, N2. p. 759−765.
- The failure models induced by white layers during impact wear /Y. Y. Yang, H. S. Fang, Y. K. Zheng etc. // J. Wear, 1995 v. 185, N½. p. 17−22.
- Sunderarajan G. and Shewmon P. A new model for the erosion of metals at normal incidence // J. Wear, v. 84. 1983. p. 237−244.
- Levy A. Solid particle erosion and erosion corrosion of materials. ASM International, 1995. 534 p.
- Урбанович М.И., Крамченков E.M., Чуносов Ю. Н. Газоабразивная эрозия металлов и сплавов // Трение и износ, т. 15, № 3. с. 389−392.
- Шулов В.А., Стрыгин А. Э., Досов И. М. Электронная Оже-спектроскопия поверхностных слоев жаропрочных сплавов после ионно-лучевой обработки//Поверхность, 1990. № 7. с. 124−131.
- Влияние термоциклирования и солевой коррозии на состав ионнолегированных поверхностных слоев сплава ВТ18У //Шулов В.А.,
- Сулима A. M., Стрыгин А. Э., Гусева М. И., Владимиров Б. Г. //Защита металлов, 1990, 6, с. 231−237.
- Н.Н.Рыкалкин и др. Основы электронно-лучевой обработки материалов.1. М., 1978.
- Слэтер Дж. Действие излучения на материалы // УФН, 1952. т. 47, № 1. с. 51−94.
- The MONSOL code (Monte-Carlo simulations). Technical description.
- A.V.Lykov Institute of Heat and Mass Transfer, National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus, June 2000.
- V. Engelko, G. Muller, Vacuum, Vol 62 (2001) 97−103.
- V. Thanchuk, S. Grigoriev, V. Divavin, Fusion Engineering and Design, Vol. 56−57, October 2001, 225 231.
- Использование сильноточных импульсных электронных пучков для модификации свойств лопаток ГТД / А. Г. Пайкин, А. Ф. Львов, В. А. Шулов, H.A. Ночовная, В. А. Энгелько // ж. Проблемы машиностроения и автоматизации, 2003, № 3, с. 41−49.
- Хайн К., Буриг Э. Кристаллизация из расплава. М.: Металлургия, 1987. 319 с.
- Емельянов В. С., Евстюхин А. И., Шулов В. А. Теория методов получения чистых металлов, сплавов и интерметаллидов. М.: Энергоатомиздат, 1983. 143 с.
- Crater Creation on the Surface of Refractory Alloy Parts During Intense Pulsed1. n and Electron Beam Irradiation / Shulov V.A., Engelko V.I., Kovalev I. V, fh
- Mueller G. / 7 International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, Russia, 25−30 July 2004, pp.289−292.
- Modification of Refractory Arc -Vacuum NiCrAlY Coatings Deposited on the Surface of Nickel-Base Alloy Blades with Intense Pulsed Electron Beams / A.V. Krainikov, A. G. Paykin, V. A. Shulov, O. A. Bytzenko, V. I. Engelko, K.I.
- Tkachenko// Материалы 9 Межд. конф. «Модификация материалов пучками заряженных частиц и плазменными потоками». Томск, 2008. с. 475−477
- Ягодкин Ю. Д., Пастухов К. М., Сулима А. М. Влияние облучения мощным электронным пучком на топографию поверхности и физико-химическое состояние поверхностного слоя жаропрочных сплавов // Фи ХОМ, 1995. № 5. с. 111−119.
- Ягодкин Ю.Д. Разработка технологических основ процессов обработки деталей ГТД с применением ионных и электронных пучков // Диссертация на соискание уч. ст. д.т.н., МАИ, 1995.248 с
- The Effect of Surface Treatment with Intense Pulsed Electron Beams on the Oxidation Resistance of Ni-Base Superalloy Turbine Blades with NiCrAlY Coating / Shulov V.A., Engelko V.I., Tkachenko K, I., Mueller G., Paikin A.G., tVi
- Belov A.B., Lvov A.F. // Proceedings of 7 International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, Russia, 25−30 July 2004, pp. 293−296.
- Processing of gas turbine engine blades with intense pulsed electron beams/ V.A. Shulov, V.I. Engelko, G. Mueller, A.G. Paikin // Proceedings of 15th International Conference on High-Power Particle BEAMS, Saint Petersburg, 2004, Russia, p. 125−129.
- Елисеев Ю.С. Успех без секретов // Двигатель, 2 (32). 2004. с. 6−9.
- Technological aspects of intense pulsed electron beam application for properties improvement and repair of gas turbine engine blades from titanium alloys./ N. Nochovnaya, V. Shulov, A. Paykin, V. Engelko, G. Mueller, A. Weisenburger A. iL
- Proceedings of 10 International Conference on Titanium. Hamburg, Germany. July 2003, V. 3. pp. 1147−1152.
- Использование сильноточных импульсных электронных пучков для модификации свойств лопаток ГТД / А. Г. Пайкин, А. Ф. Львов, В. А. Шулов, Н. А. Ночовная, В. А. Энгелько // ж. Проблемы машиностроения и автоматизации, 2003, № 3, с. 41−49
- В.А.Шулов, А. Г. Пайкин, А. Б. Белов, А. Ф. Львов, В. И. Энгелько, Д. В. Овчинников Модификация поверхности деталей из жаропрочных сталей сильноточными импульсными электронными пучками Физика и химия обработки материалов, 2005, № 2, с. 61−70.
- Кинетика испарения и абляции при облучении мощными ионными пучками изделий из жаропрочных сплавов с защитными покрытиями / В. А. Шулов, Н. А. Ночовная, Г. Е. Ремнев, А. Ф. Львов // ж. ФиХОМ, 2003. № 1. с. 22−27.
- Правила работы с радиоактивными материалами и другими источниками ионизирующего излучения. Наука, 1984
- Санитарные правила размещения и эксплуатации ускорителей электронов с энергией до 100 МеВ. Москва, 1981.