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 Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Значение вилочковой железы (тимуса) для здоровья и долголетия, возможно, сильно недооценивалось. Как показали результаты двух новых исследований, нормально функционирующий во взрослом возрасте тимус — залог здорового старения, долгой жизни и высокой выживаемости при раке.
В популярной литературе сверхмассивные черные дыры чаще всего представляют как разрушители звезд и планет. Авторы новой работы попробовали рассчитать, что на самом деле происходит в окрестностях таких объектов и пришли к противоположному выводу.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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