Пермские ученые выявили ключевые факторы очистки металлов для авиадвигателей
В энергетике, авиакосмической и оборонной промышленности требуются материалы, сохраняющие свою стойкость при высоких температурах и агрессивных средах. Поэтому надежность и долговечность применяемых металлических сплавов имеют первостепенное значение. Один из ключевых этапов их производства — это очистка расплава для удаления различных примесей и загрязнений. В основном для этого используют пенокерамические фильтры — пористый материал, который задерживает ненужные твердые компоненты расплавленного металла. Ученые Пермского Политеха выяснили, что они могут также забирать и полезные элементы из сплава и отдавать ему новые, тем самым создавая в его составе нежелательные соединения и ухудшая свойства материала. Результаты исследования позволят оптимизировать процесс фильтрации промышленных жаропрочных никелевых сплавов и повысить качество конечной продукции.
Статья с подробными результатами опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение». Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Пенокерамические фильтры – это пористые материалы с ячеистой структурой, похожие на губку. Они используются для фильтрации расплавленных металлов перед выплавлением заготовок будущей промышленной детали. Это необходимо для снижения дефектов (трещин и пустот) и для очистки сплава от примесей – твердых частиц (оксидов, шлака, пыли), ухудшающих качество металла. Также такая фильтрация влияет на равномерное распределение в расплаве легирующих (улучшающих) элементов, таких как хром и титан.
Очистка происходит в основном за счет адгезии (прилипания) примесных компонентов к материалу фильтра. Поэтому он должен быть адаптирован не только к загрязнениям, но и к компонентам сплавов. Обычно их изготавливают из огнеупорных материалов: диоксида циркония, оксида алюминия, циркона и других химических добавок. Однако, помимо известного очищающего эффекта, состав фильтра может значительно влиять на структуру и свойства сплава за счет попадания в него нежелательных компонентов.
Ученые Пермского Политеха провели масштабное исследование и определили, как именно пенокерамические фильтры влияют на микроструктуру жаропрочных никелевых сплавов ВХ4Л-ВИ и ЧС70-ВИ, применяемых в критически важных деталях авиадвигателей и турбин. Для этого провели эксперимент по очистке металла с использованием двух широко известных промышленных фильтров марок FCF-1Z и Selee.
Сначала политехники изучили фазовый состав поверхности фильтров. Так, в марке FCF-1Z преобладают циркон, фосфат, оксид магния и малая часть диоксида циркония, а поверхность марки Selee в основном состоит из диоксида циркония и небольшой части циркона. Оба фильтра использовали для очистки расплавов при температурах около 1050 градусов в вакууме. После изучали элементный состав металла с помощью сканирующего электронного микроскопа.
– Вблизи фильтров обоих типов мы обнаружили повышенную концентрацию оксидов титана и алюминия. При этом в основном сплаве количество титана снижено. Кроме этого, фильтр марки FCF-1Z вызывает образование нитридов титана и ниобия, а также интерметаллидов – химических соединений вольфрама, молибдена и хрома, которые могут снижать качество металла, так как часть полезных элементов переходит к ним. Фильтр Selee не вызывает таких изменений, – рассказывает Светлана Порозова, профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ, доктор технических наук.
Для минимизации негативных эффектов политехники рекомендуют уменьшить контакт воздуха с фильтром FCF-1Z во время производства, чтобы избежать нежелательных изменений в структуре сплава.
Исследование ученых ПНИПУ показало, что выбор правильного пенокерамического фильтра может существенно повлиять на характеристики металла, а значит, и на качество будущих изделий. Результаты позволят оптимизировать процесс фильтрации никелевых сплавов, улучшая их микроструктуру и эксплуатационные свойства. А также поспособствуют развитию и разработке улучшенных отечественных фильтров для промышленного использования.
Telegram 
Дзен 
VK За всю свою историю радиус Меркурия мог уменьшиться намного больше, чем считалось. Поскольку часть следов этого процесса до сих пор оставалась незамеченной, прежние оценки могли быть серьезно занижены.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
«Яндекс» выложил в открытый доступ Alice AI Search Pretrain — свою компактную языковую модель, обученную с нуля. Она обладает обширными знаниями и способна быстро давать содержательные ответы даже при большом количестве запросов.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно