12.03.2010 Лопатки для турбины будущего
Задача, которая стоит перед создателями турбин тепловых электростанций и реактивных двигателей – повышение температуры их работы. При этом увеличивается КПД турбины и улучшаются ее эксплуатационные характеристики. Эту задачу решают, применяя жаропрочные и жаростойкие сплавы. С середины 40-х годов прошлого века в качестве таких материалов выступают так называемые суперсплавы – высоколегированные сплавы на основе никеля, которые упрочняются за счет микроскопческих частиц алюминида никеля. Сейчас достигнут предел для этой группы сплавов – предельная температура их работы ныне составляет 1100 градусов Цельсия. Вот почему, начиная с восьмидесятых годов, ученые активно ведут поиски способов работы со сплавами следующего поколения.
Наибольший интерес представляют материалы, сделанные из чистого алюминида никеля или железа. Помимо того, что их температура плавления выше, чем у никелевых суперсплавов, они практически не окисляются в атмосфере газов сгоревшего топлива. В тоже время у этих материалов есть существенный недостаток – они чрезвычайно хрупки при комнатной температуре. Этот недостаток можно преодолеть за счет изменения микроструктуры.
Специалисты из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН сумели создать серию принципиально новых низколегированные сплавы на основе алюминидов никеля и железа. Первый из них – литейный сплав на основе Ni3Al. В нем создана наноструктура, стабилизированная наночастицами соединений тугоплавких металлов, обеспечивающая хорошую прочность при низкой и при высокой температуре. Рабочая температура сплава составляет 1300 градусов Цельсия, а на созданном оборудовании из него можно отливать единичные образцы и небольшие партии турбинных лопаток. Второй – порошковый сплав на основе NiAl с наночастицами оксида иттрия, способный работать при температуре 1450-1550 градусов. Третий – сплав на основе Fe-Cr-Al, отличающийся повышенной стойкостью к окислению при тех же температурах. Из этих сплавов изготовлены лопатки для малоразмерных газотурбинных двигателей, которые в настоящее время проходят испытания.
Работа выполнена при поддержке Роснауки (в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы»).
Сергей Викторович Рябчук, пресс-секретарь, Государственная дирекция целевой научно-технической программы, т. (495)642-00-70, доб. 1022, 8(903)217-60-95, ryabchuk1@yandex.ru, fcpir.ru/.
