Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное





Главная Авиация Интервью

Прочность титана, лёгкость алюминия: авиационный материал будущего исследуют в МАИ

4 февраля 2021 года / Московский авиационный институт (МАИ) / Aviation EXplorer
 

Интерметаллидные сплавы на основе эквиатомного алюминида титана — материалы, имеющие огромный потенциал в аэрокосмической отрасли. Высокая жаропрочность таких материалов в совокупности с низкой плотностью открывает перспективы существенного снижения массы газотурбинных двигателей летательных аппаратов без ущерба для их качественных характеристик.

О фундаментальных исследованиях российских учёных в области разработки и апробации интерметаллидных TiAl-сплавов рассказала доцент кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов» Московского авиационного института, кандидат технических наук Елена Александровна Лукина.
 

- Начнём с терминологии. Что такое интерметаллиды и чем они интересны? 
Интерметаллиды — это устойчивые соединения двух или нескольких металлов, часто обладающие комплексом свойств, не присущим каждому из компонентов в отдельности. Как и чистые металлы, они могут служить основой для создания сплавов.

Интерметаллидные TiAl-сплавы (гамма-сплавы) представляют собой перспективный класс жаропрочных материалов, обладающих, с одной стороны, уникальным сочетанием удельной жёсткости и прочности, с другой — высоким сопротивлением окислению. Жаропрочность и жаростойкость, являющиеся следствием самой природы интерметаллидов системы титан—алюминий, определяют работоспособность гамма-сплавов в процессе эксплуатации при температурах 700–800 градусов Цельсия.

Материалы, обладающие сочетанием указанных характеристик, всегда востребованы в авиационном газотурбостроении. Так, по данным компании General Electric, применение гамма-сплавов в турбине низкого давления газотурбинного двигателя может давать преимущество в массе 100–180 кг перед традиционными никелевыми суперсплавами, которые имеют в два раза более высокую плотность.

Однако основными недостатками, ограничивающими практическое применение гамма-сплавов, являются их хрупкость и, как следствие, низкая пластичность в широком интервале температур. Этот недостаток не относится к принципиально неустранимым, поэтому в настоящее время над проблемой повышения пластичности и технологичности сплавов данного класса при сохранении высокой прочности работают многие исследователи по всему миру.

- Как давно в МАИ занимаются интерметаллидными сплавами? 
Нашу кафедру «Материаловедение и технология обработки материалов» с 1987 по 2019 годы возглавлял академик РАН Александр Анатольевич Ильин, создавший свою научную школу в области материаловедения титановых сплавов. Вот уже более 20 лет сначала им самим, а теперь его учениками, ставшими уже докторами наук, проводятся фундаментальные исследования интерметаллидных титановых сплавов как авиационного (альфа-2, орто-сплавы), так и медицинского назначения.

- Ваши исследования — это инициативный проект? 
Я работаю в составе научного коллектива, сформированного на базе Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ). Наш молодёжный коллектив, объединивший учёных МАИ и ВИАМ, был создан в 2018 году. Тогда мы сформулировали подходы к решению нескольких частных задач в рамках вышеупомянутой научной проблемы и приняли участие в одном из ежегодных конкурсов на получение грантов Российского научного фонда (РНФ) по Президентской программе исследовательских проектов, реализуемых ведущими учёными, в том числе молодыми. По итогам конкурса эксперты РНФ положительно оценили нашу заявку и она оказалась в заветном списке победителей.

- Что конкретно изучается коллективом? 
Объектом исследований в нашем научном проекте является новый отечественный шестикомпонентный жаропрочный TiAl-сплав с вариативным содержанием циркония, хрома и гадолиния. Плотность этого сплава не превышает 4,1 г/см3. При получении положительных результатов испытаний он может рассматриваться как альтернатива жаропрочным сплавам на никелевой основе с плотностью 7,8 г/см3 и более для повышения весовой эффективности при изготовлении роторных деталей горячего тракта перспективных газотурбинных двигателей.

Мы проводим фундаментальные исследования структуры и кристаллографической текстуры сплава при термическом и термомеханическом воздействии; эффективность различных режимов обработки оцениваем по изменению механических свойств. В частности, наши работы по исследованию влияния микродобавки редкоземельного элемента — гадолиния — на последовательность фазовых превращений и свойства нового TiAl-сплава продемонстрировали возможность одновременного повышения его прочности и пластичности. Оригинальные результаты работ опубликованы в 2020 году в зарубежном журнале первого квартиля Intermetallics, который выпускается издательством Elsevier. Это одно из наиболее авторитетных периодических изданий в области интерметаллидных материалов. Статьи в него отбираются по итогам рецензирования ведущими учёными — экспертами в обсуждаемой области, что подтверждает высокую оценку полученных результатов.

- Вам доводилось работать с другими интерметаллидами? 
Да, другая область моих научных интересов связана с интерметаллидными сплавами на основе никелида титана — NiTi. Это особый класс интерметаллидных материалов с уникальным эффектом памяти формы и сверхупругостью, которые объединяют в себе высокую биологическую и механическую совместимость с костно-хрящевыми структурами организма человека.

Никелид титана можно назвать поистине интернациональным материалом, ведь исследованиями его медицинского применения занимаются во многих странах мира. Например, несколько лет назад я стажировалась в Кингстонском университете (Kingston University, Великобритания) и Университетском колледже Лондона (University College London — UCL). По результатам проведенных исследований я защитила диссертацию с присуждением международной степени PhD. В кооперации с зарубежными коллегами было написано несколько статей, посвященных изучению закономерностей коррозионной стойкости и трибологического поведения никелида титана в спинальных имплантатах. Эти работы также были опубликованы в ведущих изданиях, входящих в первый квартиль (Materials Science & Engineering: C; Spine; The Spine Journal).


Московский авиационный институт (МАИ)


комментарии (1):

Aerotek      06/02/2021 [09:04:44]#1
Нисколько не подвергая сомнению полученные результаты, вызывает глубокое сожаление постоянный акцент на публикации результатов в зарубежных журналах всяких там "квартилей". А где прогноз их практического применения? Это результат бездумной и порочной наукометрии, которой душат нашу науку.





Полная или частичная публикация материалов сайта возможна только с письменного разрешения редакции Aviation EXplorer.










Материалы рубрики

Алексей Кондратов
Итоги NAIS-2024
Минтранс РФ
Виталий Савельев доложил Президенту России о развитии авиаперевозок и транспортной инфраструктуры на Дальнем Востоке
Правительство РФ
Встреча Михаила Мишустина с руководителем Федерального агентства воздушного транспорта Дмитрием Ядровым
Росавиация
Обращение руководителей общественных и ветеранских организаций ГА России по вопросу сооружения памятника «100 лет отечественной гражданской авиации»
Андрей Шнырев
Вопросы подготовки авиационного персонала для разработки, изготовления и эксплуатации беспилотных воздушных судов
AVIA.RU
Победители премий «Skyway service award» и «Воздушные ворота России»
AVIA.RU-Кремль
Встреча президента России В.В.Путина с представителями авиационной отрасли
Роман Гусаров
Комментарии к интервью РБК главы Росавиации Александра Нерадько



Роман Гусаров
Гражданская авиация России: год испытаний
Александр Нерадько
Век гражданской авиации России
Юлия Лорис
Новый аэропорт в Новом Уренгое
Илья Вайсберг
Наука высокого полета
Андрей Шнырев
Вторая волна санкций. Часть третья: «Эксплуатация ВС без сертификата летной годности». Выводы.
Илья Вайсберг
Авиация + Интернет = AVIA.RU
Андрей Шнырев
Вторая волна санкций. Часть вторая: "Спасибо Нэнси за подарок"
Андрей Шнырев
Вторая волна санкций. Часть первая: «Двойная регистрация»
Роман Гусаров
Пересесть с «Боингов» и «Эрбасов» на отечественные самолеты быстро не получится
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты России за февраль 2022
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты МАУ за февраль 2022 года
Росавиация
Основные показатели работы гражданской авиации России за февраль 2022
Андрей Шнырев
Вопросы работы гражданской авиации Российской Федерации в условиях санкций некоторых иностранных государств
Роман Гусаров
Без Boeing и Airbus: как могут повлиять санкции на гражданскую авиацию России
Росавиация
Основные показатели работы ГА России за январь 2022
AVIA.RU
Итоги NAIS-2022
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты России в 2021 году
Наталия Ячменникова
Сможет ли искусственный интеллект предотвратить авиакатастрофы
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты МАУ за 2021 год
Росавиация
Основные показатели работы ГА России за 2021 год
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты МАУ за ноябрь 2021
Росавиация
Основные показатели работы ГА России за ноябрь 2021
Росавиация
Интенсивность использования воздушного пространства РФ в ноябре 2021
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты России за октябрь 2021
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты МАУ за октябрь 2021
Росавиация
Основные показатели работы ГА России за октябрь 2021
В.Б.Ефимов
Прошу приложить максимум усилий по вакцинированию сотрудников
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты России за сентябрь 2021
Росавиация
Основные показатели работы ГА России за сентябрь 2021
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты МАУ за сентябрь 2021
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты России за август 2021
Росавиация
Объемы перевозок через аэропорты МАУ за август 2021

 

 

 

 

Реклама от YouDo
erid: LatgC9sMF
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer