В Перми разработали технологию модифицирования сплава, повышающую прочность деталей ракетных двигателей
«Сердце» ракетных и авиационных двигателей составляет турбонасосный агрегат. Он работает при высоких давлениях, оборотах и температурах, поэтому к материалам и технологиям для его производства предъявляют повышенные требования. Ключевые детали турбонасосного агрегата изготавливают методом литья из жаропрочных никелевых сплавов. В их структуре присутствуют карбиды — соединения металлов с углеродом. Они обеспечивают прочность деталей при высоких температурах. Таким образом в сплаве себя ведет, например, карбид титана. АО «Протон-ПМ» совместно с Пермским Политехом разработал технологию модифицирования сплава с помощью модификатора из порошковых металлических материалов. Это улучшает свойства отливок деталей турбин и повышает их прочность на 10 процентов.
Исследование опубликовано в журнале «Литейное производство». С помощью отливок из жаропрочных никелевых сплавов изготавливают детали турбонасосных агрегатов. Разрушение одной может привести к выходу из строя всего механизма. Обычно это происходит в самых нагруженных местах детали, где механические свойства сплава снижены из-за несовершенства его кристаллического строения.
Когда расплав начинает «затвердевать», в микроструктуре образуются кристаллы разного вида. Те, что принимают округлые очертания, называют зернами, а те, что ветвистой формы — дендритами. Слабые места сплава, как правило, располагаются между осями дендритов и по границам зерен. Именно там, в процессе охлаждения жаропрочного никелевого сплава, углерод связывается с титаном и образует карбиды, которые влияют на прочностные свойства отливок.
Специалисты АО «Протон-ПМ» (входит в интегрированную структуру ракетного двигателестроения АО «НПО Энергомаш» Госкорпорации «Роскосмос») совместно с коллективом Пермского Политеха предлагают вводить в никелевые сплавы модификатор на основе карбонитридов, чтобы повысить прочность деталей, увеличить их качество и «выносливость». При этом важно, чтобы химический состав сплава остался прежним — от него зависят свойства отливок.
«Существующие варианты позволяют сделать деталь прочнее либо с помощью технологических приемов, либо изменяя химическую формулу, что влияет на их характеристики. Наше решение помогло стабилизировать механические свойства жаропрочного никелевого сплава за счет ввода модифицирующего состава. Он повышает показатели прочности на 10–20 процентов по сравнению с уровнем, заявленным конструкторами. Вместе с тем химическая формула сплава остается неизменной, — рассказывает заместитель главного металлурга АО «Протон-ПМ», магистр ПНИПУ Максим Рожков.
Модифицированный состав, который предлагают специалисты «Протон-ПМ» и студенты Пермского Политеха, состоит из 0,25 процента алюминиевой стружки, 0,25 процента титановой губки и 0,5 процента мелкодисперсного порошка карбонитрида титана. Все компоненты перемешивают и спрессовывают в таблетку, а после вводят в расплав при 1520°C с последующим повышением до 1650°C и выдержкой в течение двух минут. Затем температуру снижают до первоначальной и заливают расплав в керамическую форму.
Полученный сплав специалисты испытали на растяжение при разных температурах, исследовали его ударную вязкость (способность поглощать механическую энергию в процессе деформации).
«Мы установили, что комплексное модифицирование сплава повысило предел прочности на 10 процентов и ударную вязкость на 30 процентов по сравнению с серийным сплавом. Свойства улучшились за счет равномерного распределения карбидных фаз по всему объему сплава. Такое упрочнение приводит к измельчению кристаллической структуры металла и снижению микропористости, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках деталей и готовых изделий», — объясняет главный металлург АО «Протон-ПМ» Алексей Шумков.
Преобразование сплавов при помощи карбонитрида титана не изменяет химическую формулу, а содержание компонентов соответствует нормативным значениям. Готовый модификатор уменьшает размер зерна сплава, что увеличивает его пластичность, вязкость и устойчивость к деформациям. Применение технологии на производствах повысит прочностные характеристики деталей ракетных и авиационных двигателей. Предложенное решение уже апробировано в АО «Протон-ПМ».
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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