Разработка нанокомпозиционных ионноплазменных покрытий для повышения износостойкости и коррозионной стойкости элементов конструкций при проектировании и производстве в авиапромышленном комплексе региона газотурбинных и поршневых двигателей авиационного и наземного применения

В современном мире авиация играет значительную роль как в военной области, так и в пассажирских перевозках, грузовом транспорте. Надежности и ресурсу самолетов и вертолетов, основной частью которых является двигатель, придается большое значение. В авиации используются как газотурбинные (ГТД), так и поршневые двигатели внутреннего сгорания (ПДВС). Несмотря на массовое использование ГТД, поршневые двигатели остаются конкурентоспособными и широко используются в авиации общего назначения, где работает 89% всех воздушных судов мира. Кроме этого, большое внимание во многих странах мира уделяется разработке беспилотных летательных аппаратов, на которые устанавливаются ПДВС. Разрабатываемые газотурбинные двигатели пятого и шестого поколений требуют улучшения удельных показателей при одновременном повышении надежности и ресурса. Высокая надежность, необходимые эксплуатационные параметры и широкий диапазон рабочих режимов – это те базовые показатели, которые определяют конкурентоспособность вновь разрабатываемых авиационных ГТД и ПДВС. Надежность и долговечность двигателей во многом зависят от прочности деталей и износостойкости их поверхностей. Наиболее уязвимыми с точки зрения износа и коррозии являются такие детали как поршень и гильза у ДВС, у ГТД - лопатки, элементы конструкций камер сгорания (основной и форсажной).Активному износу и коррозионному воздействию подвергаются лопатки компрессоров ГТД. При этом практически для всех деталей и узлов авиационных двигателей важную роль играет повышенная усталостная прочность в процессе эксплуатации. Увеличение усталостной прочности является актуальной задачей позволяющей не только повысить надежность конструкций, но и снизить массу деталей двигателей. Таким образом, проблема повышения надежности и конкурентоспособности авиационных двигателей (и наземной техники на их базе) заключается в обеспечении высокой эрозионной, коррозионной, абразивной и усталостной прочности их элементов и конструкций. Исследования в этой области являются актуальными для современного двигателестроения.В большинстве случаев данные проблемы можно решить путем применения нанокомпозитных покрытий, формируемых ионно-плазменными методами, в том числе и методом плазменно-анодного оксидирования (ПАО).Плазменно-анодное оксидирование – сравнительно новый вид поверхностной обработки и упрочнения главным образом металлических материалов, относящийся к электроплазменным процессам.ПАО позволяет получать многофункциональные керамикоподобные покрытия с широким комплексом свойств, в том числе износостойкие, коррозионностойкие, теплостойкие, электроизоляционные и декоративные покрытия. Технология ПАО сравнительно хорошо отработана для группы вентильных металлов и их сплавов: титана, магния, тантала, ниобия, циркония, бериллия, но, прежде всего, для алюминия.Особенности технологического процесса ПАО таковы, что состав и структура получаемых оксидных слоев представляет собой нанокомпозитное покрытие, в котором кристаллы оксида алюминия располагаются в мелкокристаллической матрице обрабатываемого сплава. Свойства ПАО-слоев значительно выше по сравнению с традиционными технологическими методами защиты поверхностей. Другими положительными отличительными чертами процесса ПАО являются его экологичность, относительная универсальность, а также отсутствие необходимости тщательной предварительной подготовки обрабатываемой поверхности в начале технологической цепочки.В данном проекте предполагается разработать фундаментальные основы для формирования покрытий методом ПАО, которые, в перспективе, позволят повысить триботехнические характеристики и коррозионную стойкость деталей авиационных ГТД и ПДВС при производстве на авиапромышленных предприятиях региона.