CC BY
86
УДК 620.197
МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 01570 МИКРОДУГОВЫМ ОКСИДИРОВАНИЕМ
Н. А. Сиденко1, Т. В. Трушкина1, Д. В. Раводина2 Научный руководитель - А. Е. Михеев2
1АО «Красноярский машиностроительный завод»
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 29
E-mail: kristal.80.80@mail.ru
2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: michla@mail.ru
Приведены сравнительные характеристики алюминиевых сплавов АМг6 и 01570. Для алюминиевого сплава 01570 апробирована технология микродугового оксидирования (МДО). Представлены результаты исследования толщины МДО-покрытий на образцах сплавов АМг6 и 01570.
Ключевые слова: микродуговое оксидирование, толщина, сплав 01570.
SURFACE MODIFICATION OF ALUMINUM ALLOY 01570 MICROARC OXIDATION
N. A. Sidenko1, T. V. Trushkina1, D. V. Ravodina2 Scientific Supervisor - A. E. Miheev2
1JSC «Krasnoyarsk Machine Building Plant» 29, Krasnoyarskiy Rabochiy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: kristal.80.80@mail.ru
2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: michla@mail.ru
The paper presents comparative characteristics of aluminum alloys AMg6 and 01570. For alloy 01570 tested technology microarc oxidation (MAO). Presents results of a study of the thickness of MAO coatings on samples of alloy AMg6 and 01570.
Keywords: microarc oxidation, thickness, alloy 01570.
В производстве ракетно-космической техники (РКТ) широко используется алюминиевый сплав АМг6, обладающий комплексом уникальных физических и механических свойств. Однако повышенные требования к перспективным образцам РКТ выявляют необходимость разработки новых алюминиевых сплавов, имеющих не только все достоинства АМг6, но и обладающих усовершенствованными прочностными характеристиками.
Перспективным решением этой задачи является легирование алюминиевых сплавов переходными металлами. Результаты экспериментов, проведенных в конце 70-х годов XX века в ИМЕТ имени А. А. Байкова показали, что легирование скандием алюминиево-магниевых сплавов значительно повышает их прочностные свойства без ущерба для остальных эксплуатационных характеристик [1]. Легированный скандием сплав получил марку 01570. Химические составы и сравнительные характеристики сплавов представлены в табл. 1 и 2 соответственно [2; 3].
По данным, представленным в табл. 2 наблюдается, что сплав 01570 существенно превосходит сплав АМг6 по таким характеристикам, как предел прочности и предел текучести.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
Таблица 1
Химические составы сплавов АМг6 и 01570
Сплав Массовая доля элементов, %
Мм Мп 8с гг Си гп Бе 81 Ве Л1
АМг6 (1560) 5,8-6,8 0,5-0,8 - 0,02-0,10 0,1 0,2 0,4 0,4 0,0002-0,005 основа
01570 5,3-6,3 0,2-0,6 0,15-0,35 0,05-0,15 0,1 0,1 0,3 0,2 0,0002-0,005 основа
Таблица 2
Сравнительные характеристики сплавов АМг6 и 01570
Характеристики Сплав АМг6 Сплав 01570
Система сплава Л1-М§ Л1-Мя-8с
Плотность у, гм/см3 2,64 2,65
Модуль упругости Е, МПа 69580 69580
Предел прочности ов, МПа 313 370...390
Предел текучести с02, МПа 157 245
Относительное удлинение 5, % 15 15
Изделия из алюминиевых сплавов эксплуатируются в экстремальных условиях, поэтому для дополнительного повышения их износо- и коррозионной стойкости применяются различные поверхностные методы формирования защитных покрытий. К таким методам относится микродуговое оксидирование.
Принцип МДО заключается в анодном оксидировании металлов, как в водных, так и в неводных растворах электролитов и расплавах солей при наложении высокого напряжения, которое приводит к возникновению микроплазменных пробоев на поверхности анода в виде искровых разрядов или дуги. Температура в области пробоя поднимается до нескольких тысяч градусов, а давление -до 100 МПа, что сопровождается высокой напряженностью электрического поля. Такое воздействие высокого напряжения приводит к возникновению и протеканию высокоэнергетических электро- и термодинамических реакций, а также к термическому разложению компонентов электролита.
Покрытия, получаемые микродуговым оксидированием, являются высокотемпературной модификацией оксида алюминия, состоящей из а-Л120з (корунда) с микротвердостью до 24 ГПа и у-Л120з с микротвердостью до 14 ГПа [4].
Технологические режимы микродугового оксидирования для сплава АМг6 и исследование свойств полученных покрытий ранее опубликованы в работах [5; 6].
В связи с тем, что алюминиевый сплав 01570 рекомендуется к применению при изготовлении современных образцов ракетной техники, становится актуальным использование технологии МДО для формирования покрытий и отработки режимов процесса для данного сплава с целью изучения свойств модифицированной поверхности.
На первом этапе экспериментальные исследования проводились на образцах алюминиевых сплавов АМг6 и 01570, при таких постоянных технологических параметрах процесса, как плотность тока (I = 40 А/дм2) и время оксидирования ( = 15 мин.). Влияющим на процесс технологическим параметром являлось соотношение катодной и анодной составляющих силы тока (1к/1а).
На рисунке представлена фотография образцов с МДО покрытием.
Результаты внешнего осмотра полученных образцов и исследование толщины их покрытий показали следующее:
- при увеличении значения 1к/1а от 0,8 до 1,0 толщина покрытий на образцах сплава АМг6 увеличилась с 29 мкм до 86 мкм, на образцах сплава 01570 - с 25 мкм до 70 мкм.
- при увеличении значения 1к/1а от 1,0 до 1,2 толщина покрытий на образцах сплава АМг6 увеличилась с 86 мкм до 120 мкм, на образцах сплава 01570 - с 70 мкм до 101 мкм.
б
а
Образцы сплавов после процесса МДО в стандартном электролите: а - сплав 01570; б - сплав АМг6
С увеличением толщины покрытий наблюдалось увеличение шероховатости поверхностей образцов обоих сплавов.
Для более подробного изучения свойств модифицированной поверхности алюминиевого сплава 01570 планируется проводить дальнейшие исследования.
Библиографические ссылки
1. Филатов Ю. А. Исследование и разработка новых высокопрочных свариваемых сплавов на основе системы Al-Mg-Sc и технологических параметров производства из них деформированных полуфабрикатов : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 2000. 50 с.
2. Повышение механических свойств при изменении структуры способом наномодифицирова-ния алюминиевых сплавов / Н. Е. Калинина, Е. А. Джур, З. В. Вилищук и др. // Вюник Дшпропетровського ушверситету. 2013. № 16. С. 30. ISSN 9125-0912.
3. Сплав 01570С - материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия» / А. В. Бронз, В. И. Ефремов, А. Д. Плотников и др. // Космическая техника и технологии. 2014. № 4(7). С. 63-64.
4. Микродуговое оксидирование: теория, технология, оборудование / И. В. Суминов, А. В. Эпель-фельд, В. Б. Людин и др. М., 2005. 368 с.
5. Трушкина, Т. В. Исследование шероховатости МДО покрытий на алюминиевых сплавах / Т. В. Трушкина, А. В. Гирн, Е. В. Вахтеев и др. // Решетневские чтения : материалы XVI Междунар. науч. конф. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. Ч. 1. С. 37-39.
6. Трушкина Т. В., Гирн А. В., Раводина Д. В. Повышение эксплуатационных свойств поверхностей элементов конструкций из алюминиевых сплавов с помощью покрытий при производстве летательных аппаратов // Инновационный арсенал молодежи : материалы V Молод. науч.-техн. конф. ; ФГУП «Арсенал» им. Фрунзе. СПб., 2014. С. 111-114.
© Сиденко Н. А., Трушкина Т. В., Раводина Д. В., 2016
