Ученые из России, Франции и Японии проведут на базе Самарского университета им. Королева теоретические и экспериментальные исследования по созданию технологии производства новых высокоэффективных биметаллических материалов для аэрокосмической техники, которые смогут выдерживать значительные механические нагрузки и экстремальные перепады температур с разницей в несколько сотен градусов.

Биметаллические, то есть, состоящие из двух металлов, материалы давно применяются при изготовлении авиационной и космической техники, так как зачастую обычные сплавы не обеспечивают необходимой гаммы свойств. Биметаллы же позволяют объединить преимущества разных материалов, увеличивая надежность, износостойкость и долговечность. Использование биметаллических материалов, например, из стали и алюминия, позволяет добиться необходимых прочностных характеристик, уменьшив при этом вес деталей и конструкций, соответственно увеличивая при этом грузоподъемность и топливную эффективность самолета или ракеты-носителя.

Однако, как отмечают самарские ученые, при создании биметаллических материалов по существующим технологиям прочность соединения разнородных слоев в большинстве случаев недостаточна. При этом у разных металлов отличаются теплофизические свойства, и при больших перепадах внешних температур (например, в космосе - от -200°С до +200°С и выше) возникает опасность межслойного разрушения многослойного материала. Ученые трех стран в рамках полученного гранта планируют разработать научные основы новой технологии и экспериментально получить слоистый функциональный высокоградиентный материал (ФВГМ), который будет обладать повышенным сопротивлением межслойному разрушению.

"Очень важно, чтобы используемые в аэрокосмической технике материалы были термически стабильными, чтобы они не расширялись при высоких температурах. Этого можно добиться, если брать разные материалы с разными коэффициентами линейного расширения и чередовать их в многослойной конструкции: когда один слой расширяется, другой - сжимается, а во всем объеме - не происходит никаких изменений. Обычно биметаллические материалы производят способом прокатки - за счет большого давления происходит фактически сварка поверхностей металлов. Мы предлагаем новый метод - с использованием аддитивных технологий", - рассказал заведующий кафедрой обработки металлов давлением Самарского университета, академик РАН Федор Гречников.

Ученые предлагают наносить с помощью аддитивных технологий слои металлопорошковой композиции на подложки из листового проката, создавая при этом на поверхностях особый микро- и макрорельеф, который позволит практически на порядок увеличить площадь контакта соединяемых слоев и даже образовывать механические неразъемные соединения в виде микрозамков. Полученный в результате композиционный "пирог" планируется затем дополнительно обрабатывать давлением, например, прокатывать, чтобы получить высокопрочное соединение слоев металлов. "Данная задача требует значительной теоретической и экспериментальной проработки, поэтому первоначально будут разработаны математические модели и цифровые двойники ФВГМ, с помощью которых будут рассчитываться и прогнозироваться свойства нового материала", - отметил заведующий кафедрой технологии производства двигателей Александр Хаймович.

"Это большой совместный проект. И даже внутри нашего университета его можно назвать совместным, поскольку в нем будут задействованы сразу две кафедры - обработки металлов давлением и технологий производства двигателей. Помимо большой экспериментальной части, запланированной в рамках этого гранта, будут выполнены теоретические исследования. По итогам предполагается получить не только технологии, но и фундаментальные основы создания материала нового типа", - подчеркнул доцент кафедры обработки металлов давлением Ярослав Ерисов.

Работы пройдут в рамках проекта "Разработка метода создания и оптимизация свойств высокоградиентных биметаллических материалов аэрокосмического назначения". С этим проектом Самарский университет стал победителем открытого публичного конкурса на получение грантов Российского научного фонда (РНФ) по приоритетному направлению деятельности "Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации". Грант рассчитан на три года с возможным продлением финансирования, ежегодный объем выделяемых по гранту средств - 8 млн рублей.

Проект предусматривает создание международного научного коллектива, в который войдут сотрудники Самарского университета, Института проблем механики имени А.Ю. Ишлинского РАН (г. Москва), Токийского столичного университета (Япония) и университета Южной Бретани (Франция). Возглавит группу ученых доктор физико-математических наук Сергей Александров, ведущий научный сотрудник лаборатории механики технологических процессов Института проблем механики имени А.Ю.Ишлинского РАН (ИПМех РАН). В числе ведущих ученых проекта - профессор факультета инжиниринга механических систем Токийского столичного университета (TMU) Кен-ичи Манабе и директор Исследовательского института Дюпюи де Лом (IRDL) университета Южной Бретани профессор Пьер Ив Манах....

Авторские права на данный материал принадлежат «Самарский национальный исследовательский университет им С.П. Королева». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.

Обсудить в конференции Код для вашего блога

Поделиться