Конструкционная прочность металлических сплавов

Важнейшие вопросы, решаемые при создании нового двигателя, – это обоснование выбора оптимальных по характеристикам прочности, технологическим и эксплуатационным свойствам конструкционных материалов для основных деталей ГТД, а также освоение перспективных технологий, обеспечивающих достижение заданных параметров двигателя при одновременном повышении надежности и ресурса.
В то же время внедрение новых конструктивных решений, перспективных материалов и технологических процессов требует глубокого всестороннего исследования не только механических свойств материалов, но и прочности натурных деталей в условиях воздействия повышенных температур, статических, циклических и вибрационных нагрузок.

Направления работ

Определение характеристик конструкционной прочности металлических материалов и получение их эмпирических математических моделей, соответствующих заданной вероятности неразрушения с заданным уровнем доверительной вероятности по результатам испытаний образцов:

на кратковременную прочность при растяжении с определением величин s_В, s_0.2, s_ПЦ, d, Y и диаграммы растяжения в диапазоне температур 20–1100 °С; при сложном нагружении осевой силой и крутящим моментом при 20 °С;
на ползучесть и длительную прочность с регистрацией первичных кривых ползучести и с определением величин s_e_/_t, s_t, t_e_/_s в диапазоне температур 20–1100 °С;
на малоцикловую усталость (МЦУ) при мягком и жестком осевом нагружении с коэффициентами асимметрии R = -1…0,9 с регистрацией петель гистерезиса в диапазоне температур 20–1100 °С;
на многоцикловую усталость (МнЦУ) в диапазоне температур 20–1100 °С при осевом нагружении с коэффициентами асимметрии R = -1…0,9; при консольном изгибе по первой (или второй) изгибной форме собственных колебаний;
на скорость развития трещины усталости в диапазоне температур 20–1100 °С.

Испытания проводятся на современном оборудовании отечественного и иностранного производства в Испытательной лаборатории ИЛ КПСД ЦИАМ, аттестованной и аккредитованной Авиарегистром МАК и Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии РФ. Испытания проводятся в соответствии с требованиями соответствующих стандартов ГОСТ Р и ASTM на методы испытаний.

Определение предела выносливости в диапазоне рабочих температур 20–1100 °С натурных лопаток турбины и моделей деталей по результатам испытаний при многоцикловом нагружении с частотой собственных колебаний по первой (или более высокой) изгибной форме; испытания на фреттинг-усталость при 20 °С.

Определение характеристик термомеханической усталости материалов с построением эмпирических моделей по результатам испытаний образцов в диапазоне температур 100–1100 °С при термоциклическом нагружении, при термомеханическом осевом циклическом нагружении и термомеханическом нагружении в условиях комбинированного приложения осевой нагрузки и крутящего момента. Оценка влияния на термоциклическую долговечность концентрации напряжений и совместного воздействия термической усталости и вибрационных нагрузок. Оценка эффективности ТЗП и его составных слоев, в том числе определение адгезионной и когезионной прочности слоев, в условиях газопламенных теплосмен.

Фрактографический и металлографический анализ исследования поверхностей разрушения, фрактодиагностика развития трещины в натурных деталях и моделях с микрорентгеноспектральным анализом (МРСА) химического состава в зонах разрушения.