Российский электронный наножурнал (нанотехнологии и их применение)

вернуться в обычный режим
Главная / Экономика


Наноструктурированные материалы для авиадвигателей

Авторы:
  1. STRF.RU

Специалисты Института проблем сверхпластичности металлов (ИПСМ) РАН разработали методы получения объёмных и листовых материалов с однородной наноструктурой. Также они продемонстрировали, что с этими материалами упрощается производство полых конструкций, в том числе лопаток для вентиляторов авиадвигателей.

Исследователи из ИПСМ РАН создали метод всесторонней изотермической ковки, позволяющий получать металлы и сплавы с однородным по размеру зерном диаметра 300—400 нм. Из полученного материала методом тёплой прокатки можно выпустить и листовой полуфабрикат с тем же размером зерна. Размеры полуфабриката ограничиваются лишь массой пресса, в ИПСМ РАН были получены листы титанового сплава 1500 мм x 500 мм x 2 мм.

Исследования показали, что такой листовой полуфабрикат из титанового сплава ВТ6 имеет на 15—25 процентов более высокие прочность и сопротивление усталости, чем промышленный полуфабрикат из того же сплава (с зерном микронного диаметра). Кроме того, наноструктурированный полуфабрикат пригоден для сварки давлением и сверхпластической формовки при температурах на 250—300 градусов более низких, чем обычный. Это, помимо прочего, значит, что при сниженных температурах можно сваривать давлением и промышленные образцы титанового сплава — через наноструктурированную прослойку.

Специалисты ИПСМ РАН и ОАО «Авиадвигатель» создали опытные образцы облегчённой лопатки вентилятора турбореактивного авиадвигателя. Снижение массы лопатки на 30 процентов достигается тем, что она полая и содержит армирующий наполнитель из листового наноструктурированного титанового сплава. Её прочностные свойства остаются на уровне 90 процентов от монолитной, но нагрузки в критическом сечении из-за уменьшения массы снижаются, по крайней мере, на 20 процентов. При этом такая лопатка может быть изготовлена при относительно низких температурах (650—750 градусов). Так можно избежать образования хрупкого газонасыщенного (альфированного) слоя на поверхности сплава. Альфированный слой интенсивно формируется при температурах выше 750 градусов, и его затем довольно трудно удалить.

По мнению учёных, наноструктурированные металлы и сплавы, полученные методом всесторонней изотермической ковки, можно использовать и в других отраслях промышленности, например, в строительстве. Возможно получение полуфабрикатов значительных размеров, кроме того, метод можно легко адаптировать к имеющемуся на заводах прессовому оборудованию. Дело остаётся лишь за заказчиками.



http://www.nanojournal.ru/econom.aspx?cat_id=393&d_no=2462