Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия:

Л. Н. Лесневский, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: l.lesnevskiy@yandex.ru
М. А. Ляховецкий, доцент, канд. техн. наук
Г. Д. Кожевников, студент

ЗАО «Завод экспериментального машиностроения Ракетно-космической корпорации «Энергия» им. С. П. Королева», госкорпорация «Роскосмос», Московская обл., г. Королев, Россия:

И. Е. Мальцев, управляющий директор

В работе определены свойства покрытий, сформированных методом микродугового оксидирования (МДО) на образцах из сплава AlSi10Mg, полученных по технологии селективного лазерного плавления, в двух электролитах: силикатном и силикатно-фосфатном. С использованием режимов, рекомендованных для микродугового оксидирования литейных алюминиевых сплавов с повышенным содержанием кремния, были получены двухслойные покрытия разной толщины при относительно близких временах протекания процесса МДО. Толщину, шероховатость и пятна износа оценивали на лазерном интерференционном микроскопе, измерение твердости проводили на микротвердомере, анализ морфологии и элементного состава МДО покрытий проводили с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), фазовый анализ был выполнен на рентгеновском дифрактометре. Проведенные измерения свойств покрытий (микротвердости, коррозионной стойкости, удельной электрической прочности) показали их более высокие значения для полученных в силикатно-фосфатном электролите. По результатам трибологических испытаний и анализа петель гистерезиса F_тр – D, полученных при возвратно-поступательном изнашивании образцов при одновременном измерении силы трения F_тр и перемещений D, было установлено, что износостойкость покрытия, сформированного в силикатно-фосфатном электролите, в ~1,4 раза выше, чем в случае силикатного электролита. Проведенные исследования подтвердили эффективность формирования защитных покрытий с высокими характеристиками в силикатно-фосфатном электролите практически по всем параметрам. Показано, что формирование покрытий методом МДО на образцах сплава AlSi10Mg, полученных по технологии селективного лазерного плавления, позволяет получить высокие значения служебных характеристик таких покрытий, а также рекомендовать использование полученных результатов в действующем опытном производстве элементов космических аппаратов.

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России, тема № FSFF-2020-0014.

1. Антипов В. В. Перспективы развития алюминиевых, магниевых и титановых сплавов для изделий авиационнокосми ческой техники // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 5. C. 186–194.
2. Surface engineering of light alloys. Aluminum, magnesium and titanium alloys / ed. Hanshan Dong. — Boca Raton Boston New York Washington DC : CRC Press, 2010.—662 p.
3. Морозов И. А. Конспект лекций по курсу «Технология производства космических двигательных установок». Часть 1. Теоретические основы технологии. — М. : Изд-во МАИ, 1973. — 127 с.
4. Тарасова Т. В. Аддитивное производство. Учебное пособие. —М. : ИНФРА-М, 2019.—196 с.
5. Галиновский А. Л., Голубев Е. С., Коберник Н. В., Филимонов А. С. Аддитивные технологии в производстве изделий аэрокосмической техники : учебное пособие для вузов. —М. : Юрайт, 2020.—115 с.
6. Pezzato L., Dabala M., Brunelli K. Microstructure and corrosion properties of PEO coatings produced on AM-aluminum alloys // Key Engineering Materials. 2019. Vol. 813. P. 298–303.
7. Pezzato L., Dabala M., Cross S., Brunelli K. Effect of microstructure and porosity of AlSi10Mg alloy produced by selective laser melting on the corrosion properties of plasma electrolytic oxidation coating // Surface Coatings and Technology. 2020. Vol. 404, Iss. 7. 27 p.
8. Shrestha S., Dunn B. D. Advanced plasma electrolytic oxidation treatment for protection of lightweight materials and structures in a space environment // Surface World. Advance Surface Treatment. 2007. November. P. 40–44.
9. Алякрецкий Р. В., Брокс А. А., Орлова Д. В. Исследование влияния технологических режимов МДО обработки на антикоррозионные характеристики покрытий поверхности космических аппаратов // Материалы VIII Всеросийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки», СибГАУ им. акад. М. Ф. Решетнева, 2012. С. 36.
10. Каримова С. А., Павловская Т. Т. Разработка способов защиты от коррозии конструкций, работающих в условиях космоса // Труды ВИАМ. Электронный журнал. 2013.№ 4. URL: http://viam-works.ru/ru/articles?year=2013&num=4.
11. Михеев А. Е., Гирн А. В., Ивасев С. С., Евкин И. В. Исследование свойств полученных покрытий для космических аппаратов // Вестник СибГАУ. 2013.№3. С. 217–224.
12. Павловская Т. Г., Дошевая Е. А., Зайцев С. Н., Козлов И. А. и др. Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов в условиях, имитирующих факторы космического полета // Труды ВИАМ. Электронный журнал. 2016. № 3. URL: http://viam-works.ru/ru/articles?year=2016&num=3.
13. Shapiro A. A, Borgonia J. P., Chen Q. N. et al. Additive Manufacturing for aerospace flight applications // Journal of Spacecraft and Rockets. 2016. Vol. 53, No. 5. P. 952–909.
14. Barroqueiro B., Andrade-Campos A., Valente R. F., Neto V. A. Metal additive manufacturing cycle in aerospace industry. A comprehensive review // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2019. Vol. 3, Iss. 52. 21 p.
15. Мальцев И. Е., Басов А. А., Борисов М. А., Быстров А. В. Исследование свойств фрагмента гидроконтура космического аппарата, полученного методами аддитивных технологий // Справочник. Инженерный журнал. 2020. № 4. С. 11–19.
16. Лесневский Л. Н., Трошин А. Е., Тюрин В. Н., Тверитин А. Л. и др. Микродуговое оксидирование деталей, работающих в режиме граничной смазки и сухого трения // Сборник трудов Междунар. симпозиума «Гидродинамическая теория смазки – 120 лет», Орел, ОГТУ, 2006. Т. 2. С. 162–171.
17. Криштал М. М., Ивашин П. В., Полунин А. В., Боргардт Е. Д. и др. Повышение эффективности технологии микродугового оксидирования алюминиево-кремниевых сплавов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2 (32-2). С. 86–93.
18. ГОСТ 9.302–88. Покрытияметаллические и неметаллические неорганические. Методы контроля.—Введ. 01.01.1990.
19. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников.—Введ. 01.01.1977.
20. ГОСТ 6433.3–71. Методы определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении.—Введ. 01.07.1972.
21. ГОСТ 9.302–88. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля.—Введ. 01.01.1990.
22. Николаев И. А., Ляховецкий М. А., Торская Е. В., Корнев Ю. В. Причины разрушения керамических композционных покрытий в условиях вибрационной контактной нагрузки // Авиация и космонавтика-2017. Тезисы. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет). 2017. С. 113–114.
23. Лесневский Л. Н., Ляховецкий М. А., Савушкина С. В. Фреттинг-износ композиционных керамических покрытий, полученных методом микродугового оксидирования на алюминиевом сплаве Д16 // Трение и износ. 2016. Т. 37, № 3. С. 345–351.