Materials. Technologies. Design

Роботизация технологического процесса электроэрозионной обработки отверстий лопатки турбины высокого давления

2025-12-14T16:11:05+00:00

Рассмотрены проблемы, присущие электроэрозионной обработке в авиамоторостроительной отрасли. Выявлены такие распространенные проблемы серийной технологии, как значительный износ электрод-инструмента, формирование измененного (дефектного) слоя, изменение торцевой поверхности инструмента и относительно низкая производительность обработки. Среди них наиболее экономически значимой является относительно низкая производительность. Выдвинуто предложение по роботизации электроэрозионной обработки для сокращения времени на вспомогательные операции. Предложены две компоновки робототехнического комплекса, включающего пять единиц технологического оборудования, в том числе копировально-прошивные станки и станки типа супердрель и один робот-манипулятор. По результатам имитационного моделирования определена оптимальная компоновка с наиболее равномерной загрузкой технологического оборудования. Подобрано технологическое оборудование, исходя из требований по производительности и точности. Для обслуживания технологического оборудования разработана система быстросъемной автоматизированной оснастки и система линейных перемещений робота-манипулятора. Полученная схема робототехнического комплекса позволила существенно повысить производительность и сократить число производственных рабочих, необходимого для обслуживания пяти единиц технологического оборудования.

От ямочного к межкристаллитному разрушению: роль старения в деградации пластичности Al-Cu-Li сплава

2025-11-28T18:08:33+00:00

В работе исследовано влияние старения на механические свойства и характер разрушения алюминиевого сплава AA2055 (Al-Cu-Li). Образцы подвергали искусственному старению при 165 °C в течение 5, 50 и 150 ч, что соответствует недостаренному, пиковому (максимально упрочнённому) и перестаренному состояниям, определённым по кривой старения. В состоянии пикового старения сплав демонстрирует предел текучести 495 МПа, предел прочности 530 МПа и относительное удлинение ~ 6,2 %. Пластичность резко снижается при переходе от недостаренного (удлинение ~ 24 %) к пиковому состоянию и остаётся на низком уровне после перестаривания. Фрактографический анализ показал, что недостаренный сплав разрушается по механизму вязкого транскристаллитного разрушения с образованием ямок. При длительном старении происходит упрочнение матрицы вследствие выделения фазы T₁ (Al₂CuLi) и одновременная деградация границ зерен, что приводит к локализации пластической деформации и переходу к хрупкому межкристаллитному разрушению. Снижение пластичности с ~ 24 % до ~ 6 % при увеличении времени старения с 5 до 150 ч обусловлено эволюцией наноструктуры выделившихся частиц и сменой доминирующего механизма разрушения – от вязкого (ямочного) к межкристаллитному.

Разработка и исследование силового низковольтного AlGaN/GaN/SiC диода Шоттки

2026-02-23T15:39:58+00:00

В работе представлены результаты разработки и экспериментального исследования силового планарного низковольтного диода Шоттки на основе гетероструктуры AlGaN/GaN, сформированной на подложке из SiC. Описана базовая конструкция силового GaN диода Шоттки с системой полевых электродов, реализованная в кристалле многопальцевого силового GaN диода Шоттки. Представлена методика импульсных измерений вольтамперной характеристики диода, позволяющая исключить влияние саморазогрева. Изготовлено и измерено 25 экспериментальных образцов кристаллов силовых GaN диодов Шоттки. Максимальное рабочее напряжение составило более 250 В, а максимальный ток достигал 42 А. Теоретически рассчитана величина теплового сопротивления между активной областью силового GaN диода и подложкой. Показано преимущество использования подложек SiC с точки зрения тепловых характеристик. Проведено сравнение достигнутых электрических характеристик экспериментального образца силового GaN диода Шоттки с серийно выпускаемым кремниевым аналогом. Представлены результаты интеграции экспериментального образца силового GaN диода Шоттки в силовую микросборку, предназначенную для использования во вторичной части однотактных DC-DC преобразователей с высокой плотностью мощности.

Улучшение механических характеристик чистого Zn путем легирования Mg и Zr и последующего равноканального углового прессования

2026-03-12T18:56:05+00:00

В работе представлено исследование влияния равноканального углового прессования (РКУП) и легирования 1,7 масс. % Mg и 0,2 масс. % Zr на микроструктуру, механические свойства и коррозионную стойкость чистого Zn. Исследование показало, что легирование приводит к формированию в сплаве Zn-1,7%Mg-0,2%Zr двухфазного состояния, состоящего из дендритов α-Zn и расположенной вокруг этих дендритов толстой, шириной до 30 мкм, прослойки эвтектики, состоящей из фаз Zn₂Mg и Zn₁₁Mg₂. После отжига сплава Zn-1,7%Mg-0,2%Zr толщина прослойки эвтектической фазы уменьшается до ~5 мкм, расположенной вдоль границ зерен α-Zn со средним размером 20–30 мкм. РКУП сплава Zn-1,7%Mg-0,2%Zr приводит к вытягиванию зерен α-Zn вдоль направления деформации (ширина зерен 5–7 мкм) и формированию сферических включений эвтектической фазы размером 3–5 мкм. Легирование чистого цинка Mg и Zr повышает его пределы прочности и текучести в 3 раза, но снижает относительное удлинение практически до нуля. В то же время после РКУП в сплаве происходит дополнительное увеличение прочности до значений σ_0,2= 245 ± 2 МПа, σ_B = 295 ± 5 МПа и небольшой рост пластичности до значения δ, равного 2,3 ± 0,4%. Показано, что ни легирование, ни РКУП не влияют на стойкость Zn к электрохимической и химической коррозии. Средняя скорость деградации исследованных материалов после 7 дней инкубации в растворе на основе DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) не превышает 0,25 мм/год.

Установление причин трещинообразования в сварном соединении трубопровода, выполненного из различных марок сталей

2026-03-12T19:02:30+00:00

В данной работе определены причины трещинообразования в сварном соединении напорного трубопровода Ду×350, находившегося в эксплуатации более 70 лет и вышедшего из строя при работе в штатном режиме. Появление трещин обнаружено по монтажному сварному соединению трубных секций. Исследования показали, что сварка трубных секций трубопровода выполнена из стали ферритно-перлитного класса марки Ст4 с содержанием 75 % зерен феррита, относящихся к хорошо свариваемым материалам, и стали марки Ст5 с содержанием 28 % зерен феррита, относящейся к ограниченно свариваемым материалам. Полученные значения пределов прочности и текучести основного металла марки Ст4 и Ст5 соответствуют классам прочности К50 и К52, соответственно. На основе проведенных микроструктурных и фрактографических исследований показано, что сварка таких материалов отрицательно сказывается на качестве сварного соединения. Критическим дефектом, способствующим образованию трещины, явилась протяженная зона непровара глубиной ~3-4,5 мм, расположенная в корне сварного шва. Данный дефект, обнаруженный в зоне термического влияния стали марки Ст5, способствовал появлению концентраторов напряжений, которые привели к зарождению и развитию трещины, что послужило причиной технического отказа трубопровода.

Фотоэлектрический отклик пленок ITO при воздействии УФ излучения

2026-02-27T13:23:37+00:00

В статье приведены результаты исследований фотоиндуцированных процессов, происходящих в тонких пленках ITO при облучении УФ излучением. Для исследования пленки ITO осаждались на стеклянные подложки в разных технологических режимах, что позволило обеспечить в них заведомо разные начальные концентрации кислородных вакансий и электронов проводимости соответственно.

Контроль изменения сопротивления подготовленных образцов ITO при облучении УФ излучением показал его уменьшение, вызванное генерацией носителей заряда за счет разрушения химических связей с адсорбированными на поверхности пленок атомами газов. Наибольшую чувствительность к облучению УФ излучением имеют поликристаллические пленки ITO с низким содержанием кислородных вакансий. Помимо этого, показано, что генерация дополнительных носителей заряда в ITO также обусловлена тепловой ионизацией примесных атомов олова. Кроме того, при УФ экспозиции тонкопленочных структур Al/ITO/Al на металлических контактных площадках был зарегистрирован рост разницы потенциалов. Проведенные исследования фотоэлектрического отклика пленок ITO при воздействии УФ излучения показывают возможность использовать пленки ITO в качестве чувствительного слоя детектора УФ излучения.