Разработан новый подход в формировании поверхности, обеспечивающий повышение эксплуатационных свойств лопаток турбин и компрессора ГТД. Сущность этого подхода заключается в управлении процессами формирования поверхностных свойств целенаправленной подачей осаждаемых материалов, а также в регулированном воздействии концентрированными потоками энергии в едином вакуумном объеме, включающем процессы: - предварительную ионную очистку в тлеющем разряде с целью создания ювенильно чистой и бездефектной поверхности; - проведение имплантации ионами газов и металлов для упрочнения поверхности лопаток за счет твердорастворного, дислокационного и дисперсионного механизмов; - нанесение защитных покрытий (нано-, одно-, многослойных) для защиты упрочненной поверхности от эксплуатационных воздействий (агрессивная среда, эрозия, фреттинг, циклические нагрузки, температура и др.); - ассистирование при нанесении покрытий ионными и электронными пучками, с целью минимизации капельной фазы, что обеспечивает уменьшение шероховатости поверхности. - применение перед нанесением покрытий электролитно-плазменной обработки, обеспечивающей, с одной стороны, уменьшение микронеровностей поверхности до Ra=0,02…0,06 мкм, а с другой – дополнительное упрочнение.

Разработаны новые электрофизические устройства и автоматизированное вакуумное оборудование, позволяющее реализовать технологический процесс упрочнения сложнопрофильных лопаток с прецизионной точностью и стабильностью получаемых результатов (параметры наносимых покрытий, температура упрочнения и др.). Изготовленное технологическое оборудование обеспечивает высокую производительность осаждения покрытий, что существенно уменьшает производственные затраты и стоимость обработки деталей.

В рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» выполнены исследования по теме: «Разработка новых многофункциональных нанопокрытий и технологии их нанесения». Итогом этой работы, выполненной совместно с ООО «НПП «Уралавиаспецтехнология» и ОАО «УМПО», является комплект проектной технологической документации и изготовленная вакуумная установка «Виктория-2» позволяющая реализовывать гибридные технологии ионно-лучевой и плазменной обработки поверхности лопаток ГТД в одном вакуумном объеме. Технологии, реализуемые на установке «Виктория-2», позволяют повысить по сравнению с базовыми процессами окончательной обработки лопаток компрессора: – предел выносливости на 15…20%; – долговечность при циклическом нагружении более чем в 2…2,5 раза; – фреттинг стойкость в 2 – 3 раза; – стойкость к пылевой эрозии в 2 – 3 раза; – стойкость к солевой коррозии в 2 – 5 раз.

Впервые в отечественной и мировой практике научно обоснованы и технически реализованы комбинированные и интегрированные ионно-плазменные нанотехнологии, в основе которых лежит ионная имплантация реакционно-активных веществ и вакуумная ионно-плазменная конденсация с целенаправленными плазмо-химическими реакциями. Это позволило получить материалы с уникальной наноструктурой, физико-механическими и химическими свойствами.

Впервые в отечественной и мировой практике спроектированы и изготовлены технологические ускорители – имплантеры и специальные установки, реализующие двухступенчатый режим вакуумно-дугового разряда (ионная имплантация плюс ионно-плазменная конденсация). Уникальное технологическое оборудование внедрено на ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение», ФГУП «НПП Мотор», ФГУП Уфимский завод микроэлектроники «Магнетрон». Применение разработанных нанотехнологий позволило увеличить предел усталости деталей ГТД до 33%, циклической долговечности в 20 раз и ресурс эксплуатации полноразмерных изделий более чем в два раза; применительно к газоперекачивающим агрегатам АЛ31-СТ (ОАО «УМПО»), ГТК10-4 (Невский завод, г.С.Петербург) и энергетическим установкам – паровым турбинам для тепловых и атомных станций К – 255 – 165, К – 660 – 227 и др. (ОАО «Ленинградский металлический завод» и «Завод турбинных лопаток», г.С.Петербург) разработанная технология обеспечила повышение предела усталости деталей более чем на 30%, износо-, эрозионной и абразивной стойкости в 1,5-3 раза, фреттинг-стойкости в 2-3 раза, коррозионной стойкости в 1,5 – 2 раза, жаростойкости в 2-2,5 раза и ресурс эксплуатации в 3 – 6 раза. Экономическая эффективность от внедрения разработанных технологий и оборудования в производство деталей газотурбинных двигателей и паровых турбин обусловлена повышением их эксплуатационного ресурса и надежности, сокращением длительности технологического процесса, решением проблем экологии, улучшением культуры производства и составляет свыше 310 млн.руб. в год.