Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Начиная с 70-х годов XX в. для нанесения защитных покрытий и модифицирования свойств поверхности деталей из конструкционных и инструментальных сталей и сплавов в промышленности достаточно широко используются вакуумные ионно-плазменные технологии, базирующиеся на применении различных источников низкотемпературной газоразрядной или металлической плазмы [1–6], в том числе и для нанесения твердых покрытий из карбидов и нитридов металлов на инструмент, износостойких покрытий на пары трения. Генерация сильно ионизованной плазмы осаждаемого вещества в вакуумном дуговом разряде осуществляется с внешней поверхности катода, из материала покрытия, в роли которого может выступать любой металл или сплав. Основным преимуществом этих процессов является высокая энергия конденсирующихся частиц — ионов, существенно влияющая на зарождение, рост, морфологию и микроструктуру получаемых конденсированных покрытий.
Практически все существующие вакуумно-дуговые устройства имеют плоский цилиндрический катод и коаксиально расположенный с ним анод, поскольку они унаследовали эту геометрию от электроракетных двигателей (ЭРД), что естественно ограничивает максимальный допустимый размер обрабатываемых изделий размером зоны испарения катода и не позволяет применять ионно-плазменную технологию нанесения защитных покрытий на крупногабаритные изделия либо требует разработки оборудования с большим количеством испарителей.
На предприятиях авиастроительного комплекса России и некоторых зарубежных стран для нанесения защитных покрытий на детали горячего тракта газотурбинных двигателей используется созданная в НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ установка ионно-плазменного напыления МАП-1 и ее современные модификации МАП-2 и МАП-3. Важной отличительной чертой установок типа МАП от серийно выпускаемых ионно-плазменных установок (типа «Булат», «Пуск» и др.) является то, что МАП создавалась для нанесения защитных покрытий толщиною порядка 100...150 мкм на рабочие лопатки турбин, что привело к отказу от традиционной коаксиальной конструкции вакуумно-дугового испарителя и применения крупногабаритного трубного катода размерами Ø180 мм х 340 мм и массой до 30 кг. В настоящее время МАП применяется для нанесения покрытий на крупногабаритные рабочие лопатки промышленных турбин, сопловые лопатки турбин с развитыми полками, сопловые аппараты компрессора и ряд других деталей по геометрии и размерам, существенно отличными от лопаток, под которые она создавалась. В связи с этим в НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ работы проводятся работы по созданию нового оборудования для нанесения защитных покрытий на крупногабаритные детали ГТД с использованием серийно выпускаемых катодов для промышленных установок типа МАП из никелевых, кобальтовых и алюминиевых сплавов. Проводятся исследования вакуумно-дугового рабочего процесса опытных многокатодных (2–4 стандартных трубных катода) ионно-плазменных установок с секционированным анодом.
В работе представлены результаты исследований влияния магнитного поля от катодного электромагнитного фиксатора катодных пятен, загрузки установки покрываемыми деталями на вольтамперные характеристики (ВАХ) вакуумно-дугового разряда, распределение химического и фазового состава покрытия по поверхности имитатора крупногабаритного изделия в мультиэлектродной системе.
Современные перспективные космические задачи, в число в которых входят доставка тяжелых космических аппаратов на геостационарные орбиты, освоение Луны и Марса, полеты в дальний космос и многие другие потребуют наличие мощного источника энергопитания на борту пилотируемых аппаратов. Самым перспективным источником питания в данный момент выступает ядерная энергетическая установка с газотурбинным преобразователем энергии [7].
Для космических задач крайне перспективны технологии, позволяющие увеличить ресурс и надежность работы составных узлов космического аппарата. В качестве способа повышения ресурса работы газотурбинного преобразователя возможно применение защитных покрытий, разработанных в НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ.
В результате работы достигнуты следующие результаты.
