Новые способы защиты металлов от коррозии
методическая разработка

ГАПОУ «Казанский авиационно-технический колледж им. П.В. Дементьева»

Новые способы защиты металлов от коррозии

(исследование борьбы с коррозией на современном этапе в авиастроение и авиации, перспективные направления использования новых современных коррозионно-стойких материалов)

Выполнила:

Кашапова Роза Азгаровна

преподаватель специальных дисциплин

Казань 2021

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

Основная часть

1. Коррозия металлов и сплавов…………………………………………….6
2. Защита авиационных материалов от коррозии………………………….7

1. Защита от коррозии сталей…………………………………………8
2. Защита от коррозии алюминиевых сплавов……………………..10
3. Защита магниевых сплавов от коррозии…………………………11

2. Новые способы защиты авиационных материалов и сплавов…………12

Заключение……………………………………………………………………….19

Источники информации........................................................................................21

Приложение............................................................................................................22

Введение

Коррозия металла проблема актуальная. Если верить статистике, ежегодно порядка 10 – 16% всей произведённой стали съедается коррозийными процессами. Понятно, что в таких условиях антикоррозийные мероприятия не относятся к числу второстепенных.

Коррозия приносит огромный ущерб народному хозяйству, разрушая ежегодно миллионы тонн металла. Для авиационных конструкций коррозия особенно опасна, так как может быстро поражать используемые в авиастроении тонкостенные детали.

Вред коррозии заключается, прежде всего, в уменьшении механической прочности деталей. При этом снижается статистическая прочность, а в отдельных случаях, например при развитии язвенной или межкристаллитной коррозии, падает также ударная сопротивляемость и резко снижается предел усталости.

Помимо этого, коррозия приводит к ухудшению обтекаемости частей самолета, нарушению герметичности соединений, засорению эксплуатационных жидкостей продуктами разрушения и к другим вредным последствиям.

Есть данные, например, по отказам и авариям в гражданской и военной авиации. Огромное их количество связано именно с коррозионными разрушениями. Приведу пример двух трагических событии.

22 августа 1981 года на Тайване произошла авиакатастрофа самолёта Boeing 737, выполнявшего рейс из Тайбэя в Гаосюн, который через 14 минут после взлета, развалился в воздухе. Расследование Совета гражданской авиации Китайской Республики пришло к выводу, что обширные коррозии в нижней части фюзеляжа привели к разрыву корпуса воздушного судна из-за разницы давления. В общей сложности погибло 110 пассажиров и члены экипажа.

12 августа 1985 года авиакатастрофа Boeing 747 в международном аэропорту Токио. Через 12 минут после взлёта во время набора высоты у самолёта разрушился гермо-шпангоут в хвостовой части фюзеляжа. При этом он перебил трубопроводы гидравлических систем. Вырвавшийся из салона под большим давлением воздух поступил в полость киля, самолет стал неуправляем и начал рассыпаться в воздухе. Расследование пришло к выводу, что разрушение гермошпангоута произошло в результате обширной коррозии.

Отсюда ясно, что защите авиационных деталей от коррозии при изготовлении самолета и борьбе с коррозией при эксплуатации должно быть уделено самое серьезное внимание. В нашей стране проводятся крупные работы по изучению теории коррозионных процессов и разработка практических мер борьбы с коррозией.

Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно воздействует на здоровье и жизнь людей. Понятно, почему на защиту металлов и сплавов от коррозии тратятся большие средства.

Актуальность темы:

• Без специальной антикоррозионной защиты ресурс металлических изделий весьма ограничен. Ведь как только возникает коррозия, механические свойства материала начинают стремительно меняться, и, если не уследить, если вовремя не ликвидировать коррозионные очаги, приходится подчас ликвидировать все изделие. Таким образом необходимость исследования коррозионных процессов является одной из наиболее важных проблем, для авиационных конструкций особенно, опасна, так как может быстро поражать используемые в авиастроении тонкостенные детали.

Актуальность решения проблемы противокоррозионной защиты диктуется необходимостью сохранения природных ресурсов, защиты окружающей среды. Эта проблема находит широкое отражение в печати. Издаются научные труды, каталоги, устраиваются международные выставки с целью обмена опытом между развитыми странами Мира.

Цель работы:

• Основной целью ставлю, разобраться в использовании существующих методах защиты сплавов, материалов и перспективы развития новых методов защиты, выделить основные перспективные направления использования новых современных коррозионно-стойких материалов, и  их возможности применения в авиастроении и авиации.

Задачи работы:

• определить способы борьбы с коррозией на современном этапе в  авиастроении и авиации
• выделить основные перспективные направления использования новых современных коррозионно-стойких материалов

Методы исследования:

• Анализ и изучение литературных источников, материалов интернет-сайтов, раскрывающих теоретические аспекты  защиты авиационных материалов  от коррозии,
• Изучение новых способов защиты авиационных материалов  от коррозии

Предмет исследования: летательные аппараты

Объект исследования: авиационные материалы

1. Коррозия металлов и сплавов

Коррозией называется разрушение металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического воздействия на них внешней среды.

Существует несколько характерных видов коррозий: атмосферная, жидкостная и газовая.

Атмосферной коррозии подвергаются многие наружные детали самолета: обшивка, шасси. При этом на алюминиевых деталях появляются белые или серые пятна, а иногда многочисленные мелкие язвы, имеющие вид темных точек. На окрашенных деталях из магниевых сплавов отмечается вспучивание лакокрасочного покрытия и появление влажного солеобразного налета грязно-белого цвета. Стальные детали покрываются грязно-бурой ржавчиной.

В условиях жидкостной коррозии детали соприкасаются с различными жидкостями: морской или речной водой, гидросмесями, кислотами, охлаждающими жидкостями. Сюда относится случаи коррозии поплавков и лодок гидросамолетов, различных трубопроводов, деталей охлаждающей системы двигателей.

Особой формой является газовая коррозия, состоящая в разрушении деталей под действием раскаленных газов. Примером такого вида коррозии может служить окисление некоторых деталей реактивных и поршневых двигателей: лопаток турбин и направляющего аппарата, камер сгорания, клапанов, поршней.

Разрушение при коррозии всегда начинается с поверхности и постепенно распространяется вглубь металла. Характер разрушения может быть различным:

При равномерной коррозии разрушение происходит приблизительно с одинаковой скоростью по всей поверхности детали.

В случае местной коррозии на отдельных участках детали появляются очаги коррозии, из которых разрушение развивается в стороны и вглубь. Если эти очаги небольшие, но многочисленные, то коррозию называют точечной. Глубокие местные поражения с острой формой раковин относится к типу язвенной коррозии.

Самой вредной является межкристаллитная коррозия, развивающаяся по границам зерен металла или сплава. Такая коррозия поражает металл на большую глубину и резко снижает прочность детали. Кроме того, межкристаллитная коррозия опасна тем, что ее при внешнем осмотре трудно обнаружить, поскольку поверхность металла при таком поражении часто остается почти незаметной.

Для предотвращения ухудшения эксплуатационных качеств, выхода из строя авиационной техники, все важные узлы и детали авиационных конструкций защищаются от коррозий. Так же большое значение имеет чистота применяемых сплавов. Иногда вследствие неправильно проведенного технологического процесса в сплаве остаются загрязнения, способствующие развитию коррозии. Например, при отливке магниевых сплавов в них могут остаться флюсы, состоящие из различных солей.

Характер защитного покрытия определяется  назначением и условиями в которых работает деталь. Применение того или иного методы защиты от коррозий определяется еще и материалом, из которого изготовлена защищаемая деталь.

2. Защита авиационных материалов от коррозии

Узлы и детали самолетов, авиационных двигателей конструируются из наиболее легких и прочных материалов с таким расчетом, что бы, удовлетворяя условиям надежности работы, авиационные конструкции обладали наименьшим весом.

В связи с требованиями наименьшего веса запас прочности в авиационных конструкциях ограничен, поэтому в процессе эксплуатации дефекты, ведущие к уменьшению прочности авиационных узлов и деталей, являются недопустимыми.

Чаще всего дефекты, ведущие к уменьшению прочности, связаны с коррозионными разрушениями материала детали.

Явления коррозии вредны еще и потому, что связаны с нарушением гладкости поверхности крыла, фюзеляжа, оперения, а это приводит к ухудшению аэродинамических свойств и, следовательно, боевых качеств самолета.

Для предотвращения ухудшения эксплуатационных свойств, выхода из строя авиационной техники, все узлы и детали авиационных конструкций защищают от коррозии.

Существует два основных способа защиты металлов и сплавов от коррозии:

1. Изменение химического состава
2. Образования защитных покрытий

Характер защитного покрытия определяется назначением и условиями, в которых работает деталь. Например, стальные узлы самолета окрашиваются или оцинковываются, многие стальные детали подвергаются оксидированию и фосфатированию; трущиеся стальные детали, например штоки, хромируют и т.д.

Методы, применяемые для защиты от коррозии авиационных конструкций, обеспечивают надежную работу авиационной техники.

Разберем основные методы защиты авиационных материалов от коррозии.

1. Защита от коррозии сталей

1. Изменение химического состава – легирование стали

Легированной сталью называться такая сталь, в состав которой специально введены легирующие элементы для получения каких-либо особых механических или физико-химических свойств. Например, одновременное введение в сталь больших количеств хрома и никеля придает стали новые ценные свойства - способность не подвергаться коррозионному разрушению. Никель и хром имеют более высокий электрохимический потенциал по сравнению с железом, и поэтому хромоникелевые стали весьма устойчивы против коррозии, т.е. являются нержавеющими. Окисные пленки, получающиеся на хроме и никеле при их нагреве, имеют больший объем, чем сам хром и никель, поэтому хромоникелевые стали обладают более высокой устойчивостью против окисления при высокой температуре, и так же являются жаростойкими. Так на примере для обеспечения надежной работы лопаток газотурбинного двигателя необходимо, чтобы сплав был жаропрочен (например, марки сталей 1Х18Н9, 1Х18Н9Т и др.).

2. Защитные покрытия

Металлические покрытия могут защищать деталь не только механически. Часто они обладают большой собственной стойкостью против коррозий. Для защиты стальных деталей от коррозий применяют кадмирование, цинкование и хромирование.

Кадмирование применяется для резьбовых деталей, для деталей, которые в узлах требуют плотной посадки или работают на трение. Кадмированные детали хорошо притираются. Некоторые детали двигателей и авиационного вооружения кадмируются с целью предотвращения наклепа и заеданий. Кадмий химически более стоек. Особенно хорошо он сопротивляется действию морской воды. Кадмиевое покрытие обладает более высокой твердостью, чем цинковое.

Цинкование - Цинк сам по себе обладает невысокой коррозионной стойкостью, растворяется в кислотах и щелочах, быстро разрушаются в морской воде  и растворах хлористых солей. В условиях обычной атмосферы защитные свойства цинка выше по сравнению с кадмием. Для стальных деталей, эксплуатирующихся в приморских районах, лучшим будет кадмиевое покрытие. Цинковые покрытия обладают невысокой твердостью и непригодны для деталей, работающих на трение. При температуре свыше +70°С защитные свойства цинкового покрытия ухудшаются. Необходимо отметить, что цинк значительно дешевле кадмия, поэтому цинкование более экономично.

Хромирование - для повышения стойкости против износа при трений многие авиационные детали, например штоки шасси, хромируют. Слой  хрома, осажденный, на тщательно полированную поверхность надежно защищает сталь от коррозий во влажной пресной атмосфере. В авиационном вооружении хромирование широко применяется для уменьшения омеднения каналов стволов. При подготовке детали к хромированию особое внимание обращается на чистоту обработки хромируемой поверхности. При хромировании деталей, работающих в агрессивных средах, вначале на деталь наносится слой меди, который является практически беспористым, затем слой никеля и на никелевый подслой осаждают хром.

Оксидирование состоит в искусственном созданий на поверхности детали защитной пленки из окисла железа и кислорода. Оксидирование авиационных деталей производят в щелочных ваннах. После оксидирования, для повышения стойкости против коррозии, деталь подвергается обработке в мыльной воде. Оксидированные детали обладают невысокой стойкостью против коррозии, поэтому их необходимо периодически смазывать. Оксидированию подвергаются стальные детали двигателя и агрегатов, находящиеся в закрытых корпусах, например шестерни, валы, пружины.

Фосфатирование как метод защиты от коррозии авиационных деталей находит все большее широкое применение, хотя защитные свойства фосфатной пленки в большинстве случаев ниже, чем цинкового или кадмиевого покрытия. Существенным недостатком фосфатной пленки является ее невысокая прочность, в связи, с чем покрытие плохо работает на трение. Фосфатирование производится в цинко-фосфатных ваннах, в результате которых на поверхности детали создается защитная пленка, состоящая из фосфатных солей цинка. Так же фосфатная пленка служит отличным грунтом для лакокрасочных покрытий, и хорошо противостоят действию атмосферы, пресной и морской воде.

2. Защита от коррозии алюминиевых сплавов

Из металлических покрытий чаще всего для алюминиевых сплавов применяется плакирование.

Плакирование - это нанесение на поверхность алюминиевых сплавов тонкого слоя другого металла или сплава термомеханическим способом.

Наиболее широко для защиты алюминиевых сплавов от коррозии применяется анодное оксидирование с последующим нанесением лакокрасочных покрытий. При анодной обработке производится искусственное утолщение защитной оксидной пленки. Для этого оксидируемые детали погружают в ванну, заполненную электролитом, и соединяют с положительным полюсом источника тока. Этот метод основан на том, что пленка, вырастающая в первый период переменного тока, не полностью растворяется и во втором периоде и потому постепенно нарастает.

Лакокрасочные покрытия отличаются простотой нанесения и хорошими защитными свойствами. Лаки и краски содержат пигменты, которые могут замедлять коррозию. Грунт, наносимый на оксидную пленку, должен содержать только пигменты, которые препятствуют развитию коррозии. Такими грунтами являются АЛГ-1 и АЛГ-5, которые наносятся пульверизатором, кистью или методом окунания. После полного высыхания грунта 

2.3. Защита магниевых сплавов от коррозии

1. Оксидирование — создание оксидной плёнки на поверхности изделия или заготовки в результате окислительно-восстановительной реакции. Оксидирование преимущественно используют для получения защитных и декоративных покрытий, а также для формирования диэлектрических слоёв. Различают:

-термические

- химические

-электрохимические

-плазменные методы оксидирования.

3. Новые способы защиты авиационных материалов и сплавов

Разберем новые способы защиты авиационных материалов и сплавов.

На берегу Геденджикской бухты действует ультрасовременный центр климатических испытаний, в котором исследуют коррозию материалов, деталей и узлов авиационно-космической техники. Этот комплекс принадлежит Государственному научному центру РФ «Всероссийский институт авиационных материалов» (ВИАМ).

Геленджикский центр климатических испытаний заработал в полную силу совсем недавно в 2009 году. Сейчас здесь идут испытания на климатическую, механическую, коррозионно-механическую стойкость материалов, узлов и конструкций летательных аппаратов, с погружением в морскую воду, в напряженных условиях, при воздействий высоких температур. Проводят испытания по ускоренным методам, так к примеру исследуют «коррозионную стойкость металлических материалов и покрытий в условиях воздействия солевого тумана с контролируемой температурой 20-50°С и влажностью 80-98%», используя специальное оборудование.

Внедрение новых технологических процессов и техники предъявляют более жесткие требования к материалам. Если говорить об авиационной промышленности, то помимо коррозионной стойкости в число подобных требований входят увеличение ресурса работы изделия, устойчивости к термоциклическим и механическим нагрузкам, уменьшение массы.

Специалисты Геденджикского центра климатических испытаний  разрабатывают не только новые материалы, но и способы их защиты. Созданы защитные пасты, составы для локального нанесения химических защитных покрытий, предотвращения отслаивания и разрушения лакокрасочных покрытий, средства удаления продуктов коррозий.

В частности рассмотрим порошковую смесь для термодиффузионного цинкования (ТЕДИЦИН)

Трехкомпонентная порошковая смесь ТЕДИЦИН предназначена для нанесения антикоррозионного цинкового покрытия на крепежные изделия из углеродистой и низколегированной стали, а также из чугуна методом термодиффузионного цинкования. Порошковая смесь состоит из 3-х компонентов:

компонент А - инертный тугоплавкий материал (шлифпорошок)

компонент В - цинковый порошок

компонент С - активирующий состав

Компоненты порошковой смеси смешиваются непосредственно при загрузке в оборудование. В случае необходимости порошковая смесь поставляется в виде одноупаковочного состава, в котором все три компонента уже смешаны в необходимой пропорции.

Компонент А используется в 10 - 15 циклах работы  после чего, при появлении признаков ухудшения качества покрытия, подлежит утилизации без каких-либо ограничений. Компоненты В и С добавляются при каждом цикле цинкования.

Новые «Крылатые» материалы

Самые смелые замыслы конструкторов напрямую связаны с наличием материалов, делающих реальным их воплощение. Но нередко фантастические идеи инженеров становятся толчком к созданию новых сплавов, пластмасс, композитов. Гигантский скачок конструкторской мысли произошёл при переходе от деревянных и полотняных авиационных конструкций к цельнометаллическим - а именно, к алюминиевым.

Алюминий и чуть позднее титан надолго стали самыми распространенными «крылатыми» материалами.

И хотя появление и активное развитие полимерных композиционных материалов несколько потеснило позиций легких сплавов, алюминий и титан продолжают играть ключевую роль в гражданской и военной авиации.

Алюминий

Работы над алюминие-литиевыми сплавами развернулись очень активно. Добавление в сплав некоторого количества меди позволило создать материал с хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью. Так появились современные алюминие-литиевые высокопрочные сплавы В-1461 и В-1469. Они нашли применение в гражданских самолетах  проекта SSJ-NG (new generation) в переводе SSJ-Нового Поколения - продолжение проекта SSJ-100.

Среднепрочный алюминие-литиевый сплав В-1441 обладает высокой технологической пластичностью. Из него изготавливают обшивочные листы гидросамолетов ТАНТК им. Г.М. Бериева. На Каменск-Уральском металлургическом заводе освоили производство из этого сплава тонких листов толщиной 0,3-0,4 мм. На базе такого проката ВИАМ разработал слоистый алюмостеклопластик (СИАЛ). СИАЛ - это гибридные материалы, состоящие из алюминиевых листов и прослоек стеклопластика на основе клеевого препрега, армированного стекловолокном. У СИАЛов пониженная плотность, чрезвычайно высокое сопротивление развитию трещин, которые «вязнут» в стеклопластике и повышенная жаропрочность. К этой разработке проявляет большой интерес французская авиакомпания Airbus.

Еще один сплав В-1341 относится к низколегированным. Он исключительно технологичен в металлургическом и самолетостроительном производстве, обладает высокой коррозионной стойкостью и сваривается всеми видами сварки. Из него делают трубопроводы систем жизнеобеспечения самолета SSJ-100.

Титан

По прочности титановые сплавы могут соперничать со сталями, но при этом они имеют в два раза меньшую плотность. Именно поэтому к ним проявляют огромный интерес конструкторы. Титановые сплавы стали незаменимы в высоконагруженных элементах самолетов это силовые наборы, шасси, пилоны, механизация крыла, детали крепления.

В ВИАМе разработаны сплавы на основе титана, такие как высокопрочные марки ВТ23М и ВТ43. Они помимо того что хорошо свариваются, обладают улучшенной на 25% трещиностойкостью и заметно дешевле по сравнению с зарубежными аналогами.

Титановые сплавы способны работать при температуре до 600°С, поэтому из них изготавливают многие детали современных авиационных двигателей: сопловые лопатки, кольца, корпуса. Более 35% веса двигателя приходится на титан. Новые жаропрочные материалы на основе интерметаллидов титана имеют повышенную на 100-150°С рабочую температуру. Их использование снизит вес двигателя на 25-30% и обеспечит пожаробезопасность конструкций.

В последние годы в институте разработаны орто-сплавы ВТИ-4, ВИТ-1 и гамма-сплав ВТИ-3. Для развития этого перспективного направления начата работа по созданию центра трансфера технологий. Его планируется оснастить самым современным оборудованием для изготовления керамических форм, выплавки слитков и отливок, деформаций и нанесения покрытий на интерметаллидные титановые сплавы. Центр необходим для освоения серийного производства литейных и деформируемых интерметаллидных титановых сплавов на металлургических предприятиях.

Магний

В последнее время в мире активно развиваются исследования и производство магниевых сплавов. Они в 1,5 раза легче алюминиевых, в 4 раза легче стали и чугуна. Их применение дает снижение веса конструкций на 25-30%. Правда, у магниевых сплавов низкая коррозионная стойкость, что затрудняет их широкое использование. Специалисты ВИАМа занимаются этой проблемой. За счет введения в сплавы особых легирующих добавок добились значительного повышения стойкости и в атмосфере, и в агрессивных средах. Перспективный магниевый сплав ВМД10 обладает прочностью, сопоставимой со среднепрочными алюминиевыми сплавами, хорошо сваривается и не требует термической обработки. Это очень важно для производства, так как сокращает дополнительные затраты на электроэнергию. Сплав нашел применение в изделиях НПО им. С.А. Лавочкина, головных частей разгонного блока, шпангоутов аппаратов «Венера», «Марс».

Литейные высокопрочные магниевые сплавы ВМЛ18 и ВМЛ20 превосходят аналоги по прочностным характеристикам на 15-20%. Отливки обычно получают методом литья в разовые формы из песчано-глинистых смесей (ПГС). Чтобы защитить магний и его сплавы от окисления и загорания в процессе литья в ПГС, специалистами института разработана и освоена в малотоннажном производстве защитная присадка ВМ-У. Её уже применяют ведущие предприятия авиакосмической отрасли «Энергия», «Росветрол», «Сатурн».

Композиционные материалы - наноматериалы

Я выяснил, что в авиастроении при помощи нанотехнологий могут производиться востребованные авиапромом композиционные материалы, гальваника, антистатические покрытия, клеи-герметики и многое другое. Например, в самолете «ТУ-204» применяются композиционные материалы, но в очень малом количестве, потому что их не хватает, а в  авиалайнере Ту-214 композитные материалы составляют около 25% всей конструкции, в то время как новейший Boeing-787 Dreamliner более чем на 50% состоит из композитов. Использование композитов вместо металла значительно облегчает конструкцию и на порядок увеличивает ресурс узлов и агрегатов. На новых самолетах «Сухой Superjet» и МС-21 используется так называемое «черное крыло» – то есть полностью изготовленное из композитов. Между тем, производимые в настоящее время российской промышленностью композиционные материалы втрое дороже импортных и при этом примерно втрое уступают им по важнейшим технологическим параметрам – таким, как прочность на разрыв. Да и объемы производства этих материалов недостаточны для всех заинтересованных в них отраслей – космической, авиационной, судостроительной. Я узнал, на какие виды делятся композитные материалы, а также какие перспективные разработки в области нанотехнологий для авиастроения ведутся сейчас.

Научное развитие нанотехнологий в России, как и во всём мире, приобретает всё большее значение. Возникновение нанотехнологий означает качественно новый скачок в философии получения практически важных веществ и устройств, невидимых простым глазом. Сейчас  уже все осознают стратегическое значение этого приоритетного направления науки и техники. Можно с уверенностью сказать, что XXI век будет веком наноматериалов и нанотехнологий. Авиационно-космическая техника всегда требовала материалов с экстремальными, трудно достижимыми свойствами и поэтому являлась «локомотивом» для новых технологий. Эту роль она в полной мере сыграла и при развитии нанотехнологий в последние десятилетия ХХ века.

Композиционный материал – конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы ввиде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями. Комбинируя объемное содержание компонентов, можно получать композиционные материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, коррозионной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами.

Заменяя алюминий и другие металлы при производстве деталей самолетов на высокоэффективные композиты низкой плотности, создатели самолетов надеются снизить массу своих самолетов. А это может привести к сокращению платы за топливо для клиентов самолетов коммерческой авиации, которые постоянно сталкиваются с ростом конкуренции и беспрецедентным повышением топливных затрат. Примерно 15% от структурной массы современного гражданского самолета в наши дни составляют пластиковые композиты, преимущественно, изготовленные из углеродной пластмассы, армированными волокнами. В настоящее время в производстве нового поколения самолетов используется до 50% конструкционных композитов.

Композиты давно используются, например, Казанским авиационным производственным объединением (КАПО) им. Горбунова. В выпущенном в начале 90-х среднемагистральном Ту-204 из композитных материалов сделано 25% деталей, в том числе вся механизация крыла: закрылки, элероны, интерцепторы, рули высоты и направления, а также панели люков, полов и интерьера. Подсчитано, что благодаря композитным составляющим вес Ту-204 оказался на 1200 килограммов меньше, чем был бы у аналогичной полностью металлической модели. А поскольку каждый сэкономленный килограмм веса воздушного суда снижает потребление топлива на 2–3 килограмма в год, то, при цене килограмма керосина в 30–40 рублей, ежегодная экономия доходит до 150 тысяч рублей.

Заключение

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы и обобщения:

1. Из-за вредного влияния окружающей среды, без специальной антикоррозионной защиты ресурс авиационных конструкций весьма ограничен. Ведь как только возникает коррозия, механические свойства материала начинают стремительно меняться, и, если не уследить, если вовремя не ликвидировать коррозионные очаги, приходится подчас ликвидировать все изделие. Методы, применяемые для защиты от коррозий авиационных конструкции, обеспечивают надежную работу авиационной техники. Поэтому важно бережно и грамотно ухаживать за защитными покрытиями в процессе эксплуатации для сохранения высоких качеств и повышения долговечности авиатехники.
2. После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их пластичности, прочности и ее увеличения, началась интенсивная систематическая разработка новых материалов. Это приведет, вероятно, уже в вообразимом будущем к созданию материалов с прочностью, во много раз превышающей ее значения у обычных сегодня сплавов. При этом большое внимание будет уделяться уже известным механизмам закалки стали и старения алюминиевых сплавов, комбинациям этих известных механизмов с процессами формирования и многочисленными возможностями создания комбинированных материалов. Два перспективных пути открывают комбинированные материалы, усиленные либо волокнами, либо диспергированными твердыми частицами. У первых в неорганическую металлическую или органическую полимерную матрицу введены тончайшие высокопрочные волокна из стекла, углерода, бора, бериллия, стали или нитевидные монокристаллы. В результате такого комбинирования максимальная прочность сочетается с высоким модулем упругости и небольшой плотностью. Именно такими материалами будущего являются композиционные материалы.
3. Заменяя алюминий и другие металлы при производстве деталей самолетов на высокоэффективные композиты низкой плотности, создатели самолетов надеются снизить массу своих самолетов. А это может привести к сокращению платы за топливо для клиентов самолетов коммерческой авиации, которые постоянно сталкиваются с ростом конкуренции и беспрецедентным повышением топливных затрат. Примерно 15% от структурной массы современного гражданского самолета в наши дни составляют пластиковые композиты, преимущественно, изготовленные из углеродной пластмассы, армированной волокном. В настоящее время в производстве нового поколения самолетов используется до 50% конструкционных композитов. Согласно исследованию использования пластмассовых композитов в авиационно-космической промышленности, которое подготовило EADS Deutschland GmbH (European Aeronautic Defense and Space Co), детали самолетов, изготовленные из композитов, на 15-20% легче, чем аналогичные детали, изготовленные из алюминия. Экономия на эксплуатационных расходах за счет уменьшения массы самолетов оценивается в отчете суммой от 100 до 1000 евро (в зависимости от области применения) на килограмм сэкономленной массы. Такая экономия образуется за счет более низких затрат на топливо и меньшей потребности в материально-техническом обслуживании, которое при использовании металлов возникает из-за их усталости и коррозии.

Источники информации

1. Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.
2. Боргест Н.М., Данилин А.И., Комаров В.А. Краткий словарь авиационных терминов. - М.: Издательство МАИ, 1992. 220 с.
3. В. Антипов, к. т. н. Новые крылатые материалы. -Наука и жизнь. - №6.- 2012. С. 22-23
4. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М., 2003. 
5. Гребеньков О.А. Конструкция самолетов. - М.: Машиностроение, 1984. - 238 с.
6. Егер С.М., Мишин В.Ф., Лисейцев Н.К. Конструкция самолетов. - М.: Машиностроение, 1983. - 616 с.
7. Житомирский Г. И. Конструкция самолетов - М.: Машиностроение, 1995. - 416 с.
8. Информационный интернет портал Википедия
9. Шульженко М.Н. Конструкция самолетов - М.: Машиностроение, 1971. - 416 с.

Приложение

1. Разработана презентация для сопровождения доклада (слайды №1-59).