Российский государственный профессионально-педагогический университет, Екатеринбург, Россия:

Б. Н. Гузанов, заведующий кафедрой инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии Института инженерно-педагогического образования, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: guzanov_bn@mail.ru

Институт машиноведения имени Э. С. Горкунова Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия:
Н. Б. Пугачева, главный научный сотрудник лаборатории микромеханики материалов, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: nat@imach.uran.ru

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:
Е. Ю. Слукин, доцент Института новых материалов и технологий, канд. техн. наук, эл. почта: slukin@cniim-ekt.ru
С. М. Никифорова, доцент Института новых материалов и технологий, канд. техн. наук, эл. почта: s.m.nikiforova@urfu.ru

Исследование повреждаемости большинства деталей и изделий современной техники, эксплуатируемых при нестационарном тепловом и механическом нагружениях, показывает, что преждевременный выход их из строя обусловлен главным образом изменениями, происходящими в приповерхностных тонких слоях сталей и сплавов, где в первую очередь интенсивно протекают процессы пластической деформации, зарождения и накопления очагов разрушения. Проведенный анализ показал, что величина повреждения поверхности может быть весьма велика и во многом зависит от соприкосновения с внешней средой, степень воздействия которой определяется ее агрессивностью, агрегатным состоянием и силовым контактным давлением. В подобных условиях эксплуатации задача создания надежных систем поверхностного упрочнения достаточно сложна и в большинстве случаев должна сводиться к разработке хорошего защитного покрытия для конкретного сплава и конкретной области применения. С целью сохранения расчетной долговечности и надежности деталей лопаточного аппарата газотурбинных установок предложено использовать защитные многослойные комбинированные покрытия, наносимые на контактную поверхность с использованием метода термодиффузии и плазменного напыления. В условиях воздействия умеренных температур и нестационарного механического нагружения, характерных для штампов горячего деформирования, с целью достижения высоких защитных свойств предложены термодиффузионные боридные покрытия, наносимые в обмазках на основе специально разработанных активных паст.

1. Панин В. Е., Панин А. В. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 5. № 8. С. 7–15.
2. Куксенова Л. И., Алексеева М. С., Гресс М. А. Структурное состояние поверхностных слоев метала и его влияние на уровень разрушения в условиях объемного и поверхностного деформирования // Вестник научно-технического развития. 2019. № 2 (138). С. 15–29.
3. Алехин В. П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев. — М. : Наука, 1983. — 280 с.
4. Костецкий Б. И., Шевеля В. В. Развитие дислокационной структуры в поверхностных слоях металлов при некоторых видах нагружения // ДАН СССР. 1967. Т. 176. № 1. С. 70–72.
5. Родионов И. В. Анализ структуры поверхностного слоя, его качества и влияния на эксплуатационные свойства деталей // Современные материалы, техника и технологии. 2020. № 3 (30). С. 42–47.
6. Панин А. В., Клименов В. А., Погивалов Ю. И., Сон А. А. Влияние состояния поверхностного слоя на механизм пластического течения и сопротивления деформации малоуглеродистой стали // Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4. № 4. С. 85–92.
7. Пояркова Е. В., Яхин А. В. Влияние высокотемпературного нагрева на структуру поверхностных окислов нержавеющей стали // Вестник Тамбовского университета. Серия: Физика. 2016. Т. 21. С. 1267–1269.
8. Петрова М. А., Мехди С., Тарасов А. И. Анализ условий работы поверхностных слоев рабочих лопаток турбины современных двигателей // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2015. № 217. С. 124–127.
9. Сорокин В. Г., Гузанов Б. Н., Косицын С. В. и др. Исследование рабочих лопаток из сплава ЭИ893 после длительной эксплуатации в газотурбинной установке // Энергомашиностроение. 1980. № 3. С. 26–29.
10. Гузанов Б. Н., Сорокин В. Г. Влияние технологических факторов на сопротивление разрушению жаропрочных материалов после испытаний в скоростных воздушных потоках // Проблемы прочности. 1978. № 7. С. 76–79.
11. Векслер Ю. Г., Гузанов Б. Н., Сорокин В. Г. Влияние воздушного потока на состояние поверхности жаропрочных сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1979. № 5. С. 43–45.
12. Багерман А. З., Конопатова А. В., Леонова И. П. Влияние высокотемпературной коррозии на материалы турбинных лопаток морских газотурбинных двигателей // Диагностика. 2015. № 3 (32). С. 12–14.
13. Лепеш Г. В., Моисеев Е. Н. Оценка способов защиты поверхности металла от высокотемпературной эрозии // Технико-технологические проблемы сервиса. 2017. № 3 (41). С. 20–31.
14. Тылкин М. А., Васильев Д. И., Рогалев А. М. и др. Штампы горячего деформирования. — М. : Высшая школа, 1977. — 496 с.
15. Тихомирова Е. А., Сидохин Е. Ф. Зависимость термической усталости жаропрочных сплавов от максимальной температуры нагрева в цикле испытаний // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2014. № 5 (47). С. 82–87.
16. Березин Д. Т. Исследование физико-механических свойств штамповых сталей в условиях термической усталости // Инновационная наука. 2015. № 3. С. 152–156.

17. Гузанов Б. Н. Многокомпонентные защитные покрытия для повышения стойкости деталей машин и инструмента при нестационарном тепловом и механическом нагружениях: дис. … докт. техн. наук. — Свердловск, 1988. — 420 с.
18. Гузанов Б. Н., Косицын С. В., Пугачева Н. Б. Особенности создания и перспективы использования защитных покрытий при нестационарном тепловом и механическом нагружении. Проблемы повышения контактной прочности металлических сплавов // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2004. № 2 (32). С. 224–236.
19. Пугачева Н. Б. Современные тенденции развития жаростойких покрытий на основе алюминидов железа, никеля и кобальта // Диагностика, ресурс и механика материалов и структур. 2015. № 3. С. 51–82.
20. Гузанов Б. Н., Косицын С. В., Пугачева Н. Б. Упрочняющие защитные покрытия в машиностроении. — Екатеринбург : Издательство УрО РАН, 2004. — 244 с.
21. Земсков Г. В., Коган Р. Л. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлов и сплавов. — М. : Металлургия, 1978. — 208 с.
22. Тюрин Ю. Н., Жадкевич М. Л. Плазменные упрочняющие технологии. — Киев : Наукова думка, 2008. — 216 с.
23. Гузанов Б. Н., Пугачева Н. Б., Алексеев В. Д., Слукин Е. Ю. Особенности создания комбинированных теплостойких покрытий для деталей высокотемпературного назначения // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2020. Т. 22. № 3. С. 12–19.
24. Гузанов Б. Н., Пугачева Н. Б., Быкова Т. М. Эрозионная стойкость комбинированного многослойного покрытия для защиты ответственных деталей современных газово-турбинных двигателей // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2021. № 2. С. 6–21.
25. Гузанов Б. Н., Мигачева Г. Н. Влияние состава инструментальных сталей на кинетику формирования боридных покрытий при насыщении в обмазках на основе активных паст // Novation. Технические науки. 2016. № 3. С. 20–26.