Формирование лазерным воздействием структур материалов для повышения эксплуатационных свойств деталей в авиадвигателестроении
Мурзин С.П.

 

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Аннотация:
Разработан метод формирования лазерным воздействием структур материалов деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с повышением эксплуатационных свойств. Для осуществления энергетического воздействия при проведении экспериментальных исследований использовался газовый CO2-лазер ROFIN DC 010. Лазерное излучение было преобразовано с применением оптической системы, содержащей дифракционный оптический элемент – фокусатор излучения в световое пятно в виде отрезка с максимальной плотностью мощности излучения в его центре. Выполнены испытания на совместную деформацию покрытия и основы, а также определение прирабатываемости покрытия АНБ+НА-67 при врезании контртела. Определено, что применение лазерной обработки подслоя предоставляет возможность увеличить угол изгиба в отсутствие образования трещин и отслоения покрытий. Это свидетельствует о более высокой прочности данного вида покрытий.

Ключевые слова :
воздействие лазерное, система оптическая, материал, структура, покрытие, формирование.

Цитирование:
Мурзин, С.П. Формирование структур материалов лазерным воздействием для повышения эксплуатационных свойств деталей в авиадвигателестроении / С.П. Мурзин // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 3. – С. 353-359. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-3- 353-359.

Литература:

  1. Nylén, P. Applications of thermal spray technology for aerospace and automotive industry / P. Nylén // In: Heat Treatment and Surface Engineering – Proceedings of Heat Treatment and Surface Engineering: HT & SE 2013, 16 to 18 May 2013 / S.R. Bakshi, M. Kamaraj, U.K. Mudali, T.S. Sudar­shan, B. Raj, B.S. Murty, eds. – Chennai, India: Chennai Trade Centre, 2013. – P. 65-68.
  2. Tucker Jr., R.C. Thermal spray coatings: Broad and growing applications / R.C. Tucker Jr. // International Journal of Powder Metallurgy. – 2002. – Vol. 38(7). – P. 45-53.
  3. Batra, U. Thermal spray coating of abradable Ni based composite / U. Batra // Surface Engineering. – 2009. – Vol. 25(4). – P. 284-286. – DOI: 10.1179/174329407X215087.
  4. Molins, R. Interlamellar boundary characterization in Ni-based alloy thermally sprayed coating / R. Molins, B. Normand, G. Rannou, B. Hannoyer, H. Liao // Materials Science and Engineering A. – 2003. – Vol. 351(1-2). – P. 325-333. – DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00839-0.
  5. Wang, J.-H. Microstructure of Ni-based self-fluxing alloy sprayed coating / J.-H. Wang, M. Friesel, M. Willander, R. Warren // Journal of Iron and Steel Research International. – 2005. – Vol. 12(2). – P. 56-59.
  6. Zhang, X.C. Porosity and effective mechanical properties of plasma-sprayed Ni-based alloy coatings / X.C. Zhang, B.S. Xu, F.Z. Xuan, S.T. Tu, H.D. Wang, Y.X. Wu // Applied Surface Science. – 2009. – Vol. 255(8). – P. 4362-4371. – DOI: 10.1016/j.apsusc.2008.10.120.
  7. Revun, S.A. Peculiarities of adhesion bond formation under gas-thermal coatings spraying / S.A. Revun, V.F. Balakirev // Fizika i Khimiya Obrabotki Materialov. – 2002. – No. 2. – P. 55-62.
  8. Jin, Y. Process optimization of plasma spraying Ni-based alloy coating / Y. Jin, Z. Qian, C. Wang, J. Yue, K. Li // Heat Treatment of Metals. – 2013. – Vol. 38(4). – Р. 104-108.
  9. Kromer, R. Laser surface patterning to enhance adhesion of plasma sprayed coatings / R. Kromer, S. Costil, J. Cor­mier, D. Courapied, L. Berthe, P. Peyre, M. Boustie // Surface and Coatings Technology. – 2015. – Vol. 278. – P. 171-182. – DOI:10.1016/j.surfcoat.2015.07.022.
  10. Skulev, H. Modifications of phases, microstructure and hardness of Ni-based alloy plasma coatings due to thermal treatment / H. Skulev, S. Malinov, P.A.M. Basheer, W. Sha // Surface and Coatings Technology. – 2004. – Vol. 185(1). – P. 18-29. – DOI:10.1016/j.surfcoat.2003.12.012.
  11. Liu, F. Ni-based alloy cladding on copper crystallizer surface by laser / F. Liu, C.-S. Liu, X.-Q. Tao, S.-Y. Chen // Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University. – 2006. – Vol. 27(10). –P. 1106-1109.
  12. Felgueroso, D. Parallel laser melted tracks: Effects on the wear behaviour of plasma-sprayed Ni-based coatings / D. Fel­gueroso, R. Vijande, J.M. Cuetos, R. Tucho, A. Hernández // Wear. – 2008. – Vol. 264(4). – P. 257-263. – DOI: 10.1016/j.wear.2007.03.015.
  13. Doskolovich, L.L. Focusators for laser-branding / L.L. Do­skolovich, N.L. Kazanskiy, S.I. Kharitonov, G.V. Usplenjev // Optics and Lasers in Engineering. – 1991. – Vol. 15(5). – P. 311-322. – DOI: 10.1016/0143-8166(91)90018-O.
  14. Kazanskiy, N.L. Computer-aided design of diffractive optical elements / N.L. Kazanskiy, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer // Optical Engineering. – 1994. – Vol. 33 (10). – P. 3156-3166. – DOI: 10.1117/12.178898.
  15. Doskolovich, L.L. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas / L.L. Doskolovich, N.L. Kazansky, S.I. Kharitonov, V.A. Soifer // Journal of Modern Optics. – 1996. – Vol. 43(7). – P. 1423-1433. – DOI: 10.1080/09500349608232815.
  16. Doskolovich, L.L. Design of DOEs for wavelength division and focusing / L.L. Doskolovich, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer, P. Perlo, P. Repetto // Journal of Modern Optics. – 2005. – Vol. 52(6). – P. 917-926. – DOI: 10.1080/09500340512331313953.
  17. Pavelyev, V.S. Formation of diffractive microrelief on diamond film surface / V.S. Pavelyev, S.A. Borodin, N.L. Kazanskiy, G.F. Kostyuk, A.V. Volkov // Optics & Laser Technology. – 2007. – Vol. 39(6). – Р. 1234-1238. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2006.08.004.
  18. Kazanskiy, N.L. Research and education center of diffractive optics / N.L. Kazanskiy // Proceedings of SPIE. – 2012. – V. 8410. – 84100R-1. – DOI: 10.1117/12.923233.
  19. Golovashkin, D.L. Solving diffractive optics problem using graphics processing units / D.L. Golovashkin, N.L. Kazanskiy // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). – 2011. – Vol. 20(2). – P. 85-89. – DOI: 10.3103/S1060992X11020019.
  20. Kazanskiy, N.L. Synthesis of nanoporous structures in metallic materials under laser action / N.L. Kazanskiy, S.P. Murzin, Ye.L. Osetrov, V.I. Tregub // Optics and Lasers in Engineering. – 2011. – Vol. 49(11). – P. 1264-1267. – DOI: 10.1016/j.optlaseng.2011.07.001.
  21. Murzin, S.P. Exposure to laser radiation for creation of metal materials nanoporous structures / S.P. Murzin // Optics & Laser Technology. – 2013. – Vol. 48. – P. 509-512. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2012.11.031.
  22. Murzin, S.P. Formation of nanoporous structures in metallic materials by pulse-periodic laser treatment / S.P. Murzin // Optics & Laser Technology. – 2015. – Vol. 72. – P. 48-52. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2015.03.022.
  23. Murzin, S.P. Local laser annealing for aluminium alloy parts / S.P. Murzin // Lasers in Engineering. – 2016. – Vol. 33(1-3). – P. 67-76.
  24. Smelov, V.G. Particularly selective sintering of metal powders by pulsed laser radiation / V.G. Smelov, A.V. Sotov, S.P. Mur­zin // Key Engineering Materials. – 2016. – Vol. 685. – P. 403-407. – DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.685.403.
  25. Abulkhanov, S.R. Technologies of laser radiation focusators / S.R. Abulkhanov // Research Journal of Applied Sciences. – 2014. – Vol. 9(11). – P. 834-842. – DOI: 10.3923/rjasci.2014.834.842.
  26. Мурзин, С.П. Разработка способов интенсификации формирования нанопористых структур металлических материалов селективной лазерной сублимацией компонентов сплавов / С.П. Мурзин // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 2. – С. 175-179.
  27. Мурзин, С.П. Метод синтеза композиционных наноматериалов металл/оксид импульсно-периодическим лазерным воздействием / С.П. Мурзин // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 3. – С. 469-475.
  28. Мурзин, С.П. Применение фокусаторов излучения для повышения эффективности лазерной термической и комбинированной обработки материалов / С.П. Мурзин // Компьютерная оптика. – 2002. – Т. 24. – С. 114-120.
  29. Мурзин, С.П. Разработка технологического метода повышения эксплуатационных характеристик деталей лазерной обработкой и определение требований к применению фокусаторов излучения / С.П. Мурзин // Компьютерная оптика. – 2006. – Т. 30. – С. 44-48.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20