ЮУрГУ работает с материалами для космоса, энергетики и военной промышленности

Актуальным направлением развития металлургии сегодня является создание новых материалов, отличающихся высокой плотностью, которые найдут применение в космической, авиационной, военной и энергетической промышленности. Ученые Южно-Уральского государственного университета сегодня ведут работу с материалами, перспективными для каждой из этих областей.

Научные статьи, посвященные этой тематике, публикуются в высокорейтинговых научных изданиях США, Японии, Китая, Австралии, а также стран Европы. Одна из последних работ ученых была опубликована в 2019 году в журнале Lecture Notes in Mechanical Engineering. Авторами статьи являются доктор технических наук, профессор Леонид Барков; кандидат технических наук, доцент Марина Самодурова; инженер-исследователь Ресурсного центра специальной металлургии ЮУрГУ Юлия Латфулина.

Создана математическая модель для обработки новых материалов

«В последнее время мы занимаемся труднодеформируемыми материалами. Они имеют такие свойства, как упругость, жаропрочность и повышенная твердость. Но процесс обработки давлением таких материалов очень трудоемкий, поэтому требуются специальное оборудование и технологическая оснастка, а также специальные технологические приемы. Нами запатентована конструкция инструментальной оснастки, а также создана модель технологического процесса, которая позволяет получать компактные изделия из труднодеформируемых новых материалов с заданными свойствами. Используя результаты ранних исследований, мы моделируем процесс обработки новых материалов. В конечном итоге мы сможем получить из нового материала готовое изделие с необходимыми нам свойствами», — рассказывает руководитель Лаборатории механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий ЮУрГУ Марина Самодурова.

В настоящее время учеными получены экспериментальные зависимости удельного давления прессования от обжатия. Они позволяют определить режимы и технологические параметры, необходимые для изготовления какое-либо изделия с определенными свойствами. Другими словами, модель технологического процесса позволяет найти необходимые параметры обработки порошка для получения из него изделия с определенными свойствами.

Сверхпрочный материал нового поколения применяется в авиации

В основе модели технологического процесса лежат ранние результаты работы с другими материалами, имеющими схожие с новыми физические свойства. Ранее исследовались тугоплавкие материалы, в числе которых вольфрам, никель, молибден и другие, а также суперсплавы, такие как сплав титана и никеля, который активно используется в авиационной промышленности.

Фото: токосъемные элементы, изготовленные из графитопласта

Кроме того, учеными университета была изобретена пресс-форма для обработки таких металлов, как вольфрам и молибден. Если раньше не было способа получить качественное изделие из вольфрама по причине высокой температуры его плавления (более 3500°С), то сегодня существует оборудование, позволяющее это сделать путем прессования порошка металла. В настоящее время ведется работа с композицией на основе графита — одним из наиболее перспективных современных материалов (графитопласт). Композиция включает в себя порошок графита и полимерное связующее (формальдегидная смола).

«Чем отличается графит от других материалов, например, сплава никеля и титана? Он в 3 раза легче титана. Кроме того, максимальная рабочая температура титана — около 1000°С. Графитопласт же при 2500°С становится в 3 раза прочнее, чем при комнатной температуре. Именно поэтому сегодня корпуса ракет делают из графитопласта. Кроме того, поверхность нового отечественного самолета Иркут МС-21, известного как «магистральный самолет XXI века», покрыта листами из углепластика. Преимущества углепластика заключаются в том, что он обладает высокой прочностью и термоустойчивостью. У него также самая высокая электропроводность», — отмечает Леонид Барков.

Фото: Доктор технических наук, профессор Леонид Барков

Другие области применения нового материала — космос и энергетика

Наиболее активно графитопласт применяется в военной и гражданской авиации. Еще одна возможность применения  — производство токосъемных элементов для электротранспорта. В настоящее время предприятием «АРМА», использующим технологии ученых ЮУрГУ, в этой области производится продукция не только для регионов России, но также для стран СНГ и Европы.

«Графитопласт — перспективный материал для производства космических летательных аппаратов, военной и гражданской авиации, а также атомной промышленности. Наша задача как технологов не ухудшить заданные свойства материала, а получить компактное изделие с максимальной плотностью. В области аддитивных технологий, а именно, инженерии поверхности, у нас нет конкуренции, поскольку мы разрабатываем технологии для изделий конструкционного назначения и востребованы на рынке», — подчеркивает Марина Николаевна.

В дальнейшем ученые планируют продолжить работу с труднодеформируемыми жаропрочными материалами, в числе которых не только графитопласт, но и молибденовые и вольфрамовые сплавы.

Виктория Матвейчук; фото: Олег Игошин, Виктория Матвейчук, архив М. Н. Самодуровой
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.