«Поиск материалов с новыми свойствами»: российский учёный — о создании сплавов для отечественной промышленности
Российский учёный — о создании сплавов для отечественной промышленности
- РИА Новости
- © Кирилл Брага
— На сегодняшний день создание новых сплавов — одно из важнейших направлений работы учёных во всём мире. Какие основные тенденции создания новых материалов вы можете выделить?
—Тенденций много, но стоит выделить две основные. Первая состоит в стремлении удешевить материалы. В частности, найти аналоги существующим сплавам, которые будут стоить дешевле. Вторая — поиск материалов и сплавов с новыми свойствами. Например, к таким относятся сверхпрочные или жаростойкие металлы с улучшенными показателями. Если нужно увеличить износостойкость, то разработчики стремятся найти сплав с аналогичными свойствами и с ним работать. В основе может лежать любой металл — алюминий, титан или железо, и к ним добавляются различные элементы.
Отдельно стоит отметить появившуюся недавно передовую технологию компьютерного дизайна сплавов, которая предсказывает их будущую структуру. Условно, мы моделируем предполагаемый сплав с определёнными свойствами. Ранее сплавы получали на практике в лаборатории и далее исследовали их характеристики. Компьютерные технологии могут упростить этот процесс.
- Химический элемент титан
- © Wikimedia
— Российские учёные активно разрабатывают новые материалы и сплавы. В частности, недавно были созданы пять литейных жаропрочных сплавов для лопаток и корпусных деталей авиационного двигателя ПД-8 и алюминиевые провода с низкой электропроводностью, которые сегодня используют в авиастроении. Какие существуют наиболее яркие отечественные разработки в этой области и в каких отраслях промышленности используются новые сплавы?
— Металлы и сплавы используются везде: в авиастроении, судостроении, строительстве, автомобильном производстве. Существуют яркие разработки и в области чёрной металлургии, и в лёгкой промышленности. Как пример, учёные из НИТУ «МИСиС» разработали инновационный сплав в области медицины — это титановый сплав с добавлением циркония и ниобия. Он биосовместимый и имеет хорошие физико-механические свойства. С помощью такого сплава можно заменить костную ткань и использовать его в разработке имплантов.
Титановый сплав также используется и в авиационной промышленности. Однако он будет отличаться по свойствам от медицинского.
— Из-за введённых санкций Европа ограничила поставки в Россию важных металлов для сплавов. Какие зарубежные сплавы и в каких областях промышленности активнее всего использовались в РФ? И сможем ли мы их заменить своими? Чем отличаются разработанные в России сплавы от зарубежных аналогов?
— Чтобы определить, каких сплавов и металлов не хватает, нужно сделать анализ рынка. По моему опыту, когда мы сталкиваемся с трудностями в поисках материала, то мы подбираем российские аналоги.
Обычно у российских и зарубежных сплавов есть небольшие различия в составах. Например, в высоколегированных российских сплавах (сплавы, в которых массовая доля легирующих добавок превышает 10%. — RT), как правило, может быть более пяти добавочных элементов. Все эти компоненты добавляются и указываются для того, чтобы увеличить диапазон применения сплава в разных областях промышленности и выгоднее его продать. В Европе такой диапазон меньше, поэтому со стороны кажется, будто их сплавы более качественные. Однако если сравнивать свойства двух сплавов, то отечественный сплав может быть в несколько раз лучше.
— Насколько Россия обеспечена редкоземельными металлами, которые играют большую роль в создании самых передовых материалов? Готовы ли нам поставлять такие металлы дружественные страны? Можно ли нарастить собственную добычу таких металлов?
— Ещё не было такого, чтобы мы не смогли найти альтернативу каким-либо металлам. Если даже в России редкоземельные металлы стоят дорого, то можно закупить их, например, у Китая. С логистикой проблем не будет.
Нарастить добычу таких металлов в нашей стране возможно. Вопрос только в том, насколько развиты технологии. Чаще всего вместо того, чтобы развивать оставшиеся с Советского Союза технологии по добыче металла, мы покупаем материал за границей. Если, например, такие проекты будут финансироваться, то, по моему мнению, российские учёные добьются прогресса в этой области.
- Gettyimages.ru
— Сколько времени требуется на создание новых сплавов и как проходит процесс разработки? Как осуществляется внедрение таких сплавов в производство?
— Обычно процесс разработки сплава очень долгий. Сначала выдвигается гипотеза, какой сплав и с какими характеристиками нужно получить. Далее подбираются элементы — в зависимости от того, какой метод лучше применить для получения окончательного продукта. Проводится различная обработка этих материалов — и, как результат, мы получаем сплав. На такую работу может уйти от нескольких дней до нескольких месяцев.
«Без потерь в качестве»: российский учёный — о производстве 3D-деталей в автомобильной промышленности
Дальше нужно исследовать свойства полученного сплава. Они зависят от того, в какой области материал будет использоваться. Если, например, сплав биосовместимый, то его свойства исследуются дольше, так как нужно изучить, насколько он безопасен для внедрения в организм человека.
Также нужно понять воспроизводимость сплава: когда один и тот же сплав можно получить многократно, чтобы в будущем применять его в широкомасштабном производстве.
Что касается самого внедрения, то сначала создаётся документ, содержащий свойства сплава. Затем он согласуется с руководством компании-заказчика. Процесс может занять несколько лет.
— Какие проблемы сейчас стоят перед разработчиками отечественных сплавов?
— Главная проблема состоит в улучшении свойств сплавов. Например, нужно, чтобы лопатки газовых турбин у самолёта прослужили дольше, поэтому стоит подобрать сплав с лучшими свойствами. Для этого мы улучшаем характеристики сплава, чтобы увеличить его износостойкость. Что касается медицины, то металлические импланты изнашиваются за пять лет, а нужно, чтобы служили, например, 25 лет. И так во всех других областях.
