Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Инженерное дело. Техника в целом \ Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения \ Тепловые двигатели (кроме паровых машин и паровых турбин)

Формирование структур материалов лазерным воздействием для повышения эксплуатационных свойств деталей в авиадвигателестроении

Формирование структур материалов лазерным воздействием для повышения эксплуатационных свойств деталей в авиадвигателестроении

Автор: Мурзин Сергей Петрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 3 т.40, 2016 года.

Бесплатный доступ

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.

Еще

Воздействие лазерное, система оптическая, материал, структура, покрытие, формирование

Короткий адрес: https://sciup.org/14059472

IDR: 14059472   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-3-353-359

Formation of structures in materials by laser treatment to enhance the performance characteristics of aircraft engine parts

We proposed a method of the formation of structures in materials by laser treatment aimed to enhance the performance characteristics of aircraft engine parts. The experimental study was conducted using a high-power gas CO2 laser ROFIN DC 010. Using an optical system comprising a focusing diffractive optical element, the laser beam was focused into a focal line with the maximum power density in its center. Tests on the joint deformation of the coating and substrate were conducted. We also determined the running-in ability of the ANB + NA-67 coating following the cut-in of an opposite element. It was found that the laser treatment of the sublayer enabled the bending angle to be increased while avoiding cracking and delamination of the coating.

Еще

Список литературы Формирование структур материалов лазерным воздействием для повышения эксплуатационных свойств деталей в авиадвигателестроении

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • Murzin, S.P. Local laser annealing for aluminium alloy parts/S.P. Murzin//Lasers in Engineering. -2016. -Vol. 33(1-3). -P. 67-76.
  • 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
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp