Ученые облегчили сплав

Ученые Белгородского госуниверситета (НИУ «БелГУ») запатентовали четыре способа изготовления лопаток газотурбинных двигателей. Материаловеды в сотрудничестве со специалистами Объединенной двигателестроительной корпорации разработали новую технологию обработки интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана. В результате были получены более легкие детали с высокими характеристиками прочности и пластичности. Их планируют применять в аэрокосмической промышленности.

Исследования проводились на базе лаборатории объемных наноструктурных материалов БелГУ под руководством заведующего лабораторией, доктора технических наук, профессора Геннадия Салищева. Работы велись в сотрудничестве с филиалом АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» «Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей».

Целью разработки стало улучшение технологии обработки интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана Ti2AlNb.

Такие сплавы отличаются высокими показателями удельной прочности и термической стабильности. Сочетание этих характеристик позволяет применять их для изготовления деталей газотурбинных двигателей с рабочей температурой до 650°С. При этом широкое применение сплавов сдерживает то, что при комнатной и рабочих температурах сложно добиться баланса прочности, пластичности и вязкости разрушения.

Как пояснили в вузе, особенность сплавов в том, что при кристаллизации формируются крупные зерна: «Это затрудняет пластическую деформацию и не дает реализовать весь потенциал материала». По словам ученых, применение к металлу по отдельности термической обработки или обработки давлением не позволяет добиться структуры, обеспечивающей высокий комплекс свойств и наиболее благоприятный комплекс механических характеристик.

Решение этой проблемы материаловеды НИУ «БелГУ» увидели в сочетании изотермической штамповки и термической обработки. «Разработка позволяет сформировать в заготовках лопаток необходимую структуру интерметаллидных сплавов на основе орторомбического алюминида титана. Эта технология отличается введением дополнительной операции — предварительной деформационно-термической обработки», — рассказал научный сотрудник лаборатории, кандидат технических наук Виталий Соколовский. Кроме того, изотермическая штамповка заготовок лопаток идет при более низких температурах, чем ранее.

Инновационная технология уже подтверждена испытаниями, которые показали, что высокой прочности и жаропрочности при достаточном уровне пластичности на растяжение можно добиться и при комнатной температуре. При этом благодаря более низким температурам деформации снижаются энергозатраты и трудоемкость процесса.

Полученный в БелГУ способ обработки позволяет применять в современных авиадвигателях более легкие материалы с повышенными характеристиками.