Текст Егор Локотков
Цель, стоящая перед исследователями, - разработка технологии получения узкофракционных гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости с максимальным отклонением от среднего значения не более 35%.
Эти гранулы из жаропрочных материалов затем предполагается использовать для создания ответственных деталей и узлов ракетно-космической техники, в авиационной промышленности. Кроме того, они могут применяться при создании силовых установок турбинного типа в морском двигателестроении, магистральном транспорте нефти и газа, производстве электроэнергии, железнодорожном транспорте, приборостроении.
Основная задача, которую сейчас решает группа проекта, - создание жаропрочных материалов на основе алюминидов титана и никеля (TiAl и NiAl), способных обеспечить высокую прочность, коррозионную стойкость, термодинамическую стабильность в условиях воздействия высоких нагрузок, агрессивных сред и высоких температур до 1100°С. Важный момент: низкий удельный вес материала (~ 5 г / см3).
Одна из проблем, затрудняющих создание интерметаллидных сплавов, - чувствительность их фазового состава к небольшим изменениям концентраций легирующих элементов, наличию примесей, параметрам технологического процесса. Другая проблема - неоднородность структуры (в частности, из-за ликвационных явлений, плохой спекаемости, малой пластичности), что затрудняет получение таких сплавов и может приводить к недопустимому разбросу значений служебных характеристик.
Поскольку жаропрочные материалы являются труднообрабатываемыми, то производство изделий сложной формы традиционными способами (точение, электроэрозионная обработка) - чрезвычайно дорогостояще и сопровождается большими потерями ценных элементов. Поэтому и получили развитие аддитивные технологии селективного электронно-лучевого сплавления (СЭЛС) и селективного лазерного плавления (СЛП). Однако для производства сложнопрофильных деталей c использованием аддитивных технологий необходимы гранульные материалы правильной сферической формы и регламентированной зернистости. Стоимость таких материалов становится ощутимой при внедрении аддитивных технологий в серийное производство.
Интегральная технология, над которой работают в МИСиС, включает в себя центробежное СВС-литье полуфабриката жаропрочного материала с использованием оксидного сырья; гомогенизирующий переплав полуфабриката и отливку электродов; центробежное распыление и классификацию гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости.
К настоящему моменту уже проведены исследования процесса синтеза литых полуфабрикатов (слитков) на основе NiAl и TiAl в условиях воздействия центробежных сил (включая поиск оптимальных режимов для обеспечения наибольшей глубины фазоразделения целевого продукта от шлаковой фазы и формирования заданного состава сплавов с допустимым содержанием примесей); изучены температурно-временные режимы гомогенизирующего переплава и условия кристаллизации отливки. Параллельно ведется отработка технологии гидридно-кальциевого восстановления применительно к получению гранул на основе TiAl.
Проект
"Разработка нового поколения жаропрочных материалов, в том числе наномодифицированных, на основе интерметаллидов, для аддитивных 3D-технологий".
Период выполнения: 22 июля 2014 года - 31 декабря 2016 года.
Исполнитель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет МИСиС".
Индустриальный партнер: Открытое акционерное общество "Композит".
Цель проекта: Разработка технологии получения узкофракционных гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости с максимальным отклонением от среднего значения не более 35% для аддитивных 3D-технологий производства сложнопрофильных изделий.
Назначение и область применения результатов проекта: Новые жаропрочные материалы на основе алюминида никеля и алюминида титана в виде узкофракционных гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости предназначены для создания ответственных деталей и узлов ракетно-космической техники. Такие гранулы из жаропрочных материалов и разрабатываемая интегральная технология их получения, предназначенные для изготовления сложнопрофильных изделий из интерметаллидов с формой, приближенной к конечной детали, с использованием аддитивных 3D-технологий, должны быть востребованы на предприятиях ГК "Роскосмос" и предприятиях авиационной промышленности. Кроме того, они будут применимы при создании с помощью аддитивных технологий силовых установок турбинного типа в интересах отраслей морского двигателестроения, магистрального транспорта нефти и газа, производства электроэнергии, железнодорожного транспорта, приборостроения, получения изделий специального назначения.