Сегодня - 08.03.2021

Главе РАН представили новейшие достижения СО РАН в области материаловедения

02 февраля 2021

Президенту РАН академику Александру Сергееву продемонстрировали промежуточные итоги проекта Сибирского отделения, нацеленного на поиск и создание новых материалов

Представляя промежуточные результаты проектов-стомиллионников, консорциумов СО РАН, председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон подчеркнул: «Основным приоритетом деятельности Сибирского отделения и организаций, которые находятся под его методическим руководством, является развитие фундаментальных исследований, обеспечивающих реализацию Стратегии научно-технологического развития России до 2035 года, а поэтому внедрение технологий, разрабатываемых в рамках этих мегапроектов, в промышленность России — наша первоочередная задача».
 
В рамках проекта сибирские ученые создали высокопрочные функциональные лазерные сварные соединения из авиационного алюминиевого сплава, разработали метод для сварки разнородных металлов, получили предварительные данные о прочности гетерогенных металлокерамических материалов, а также установили свойства уникальных импактных алмазов, которые используют для обработки износостойких материалов. Также в рамках своего визита академик Сергеев посетил Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН.
 
Александр Сергеев в ИТПМ СО РАН
   Александр Сергеев в ИТПМ СО РАН
 
В реализацию проекта вовлечены пять институтов: Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН», Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН. Каждая организация имеет свою специализацию, из которой вытекает отведенная ей роль. Сибирское отделение возглавляет проект, выполняя функции интегратора и координатора. ИГиЛ СО РАН изучает детонационные процессы и их применение для создания материалов. В ИТПМ СО РАН занимаются лазерным напылением, резкой и сваркой металлов. ИХТТМ СО РАН определяет структуру химических веществ, входящих в состав различных изделий. ИК СО РАН отвечает за катализаторы, необходимые для интенсификации реагирования химических компонентов, а ИГМ СО РАН (в сотрудничестве с Национальной академией наук Беларуси) работает с попигайскими алмазами, которые планируется использовать для упрочнения рабочих поверхностей обрабатывающего инструмента. Важная роль также отведена Институту ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН как поставщику синхротронного излучения, с помощью которого изучают составы новых материалов и прочность швов лазерной сварки.
 
По словам заместителя председателя СО РАН академика Василия Михайловича Фомина, проект нацелен на решение задач по материаловедению и включает два направления: первое, комплексное — при помощи синхротронного излучения изучать свойства материалов: их поведение при сварке, механизмы проникания и соединения изделий с разными характеристиками. Второе направление — исследование высокоскоростных процессов при детонации веществ (детонационное напыление можно использовать для создания высокопрочного инструмента). Результаты работы должны лечь в основу создания деталей устройств для деревообработки, добычи полезных ископаемых, специализированной техники. «В настоящее время нам известно большое количество различных материалов, появляются многочисленные способы заранее задать им необходимые свойства, чтобы в дальнейшем использовать в инструментах. Однако необходимо знать условия работы будущего изделия, то, как они повлияют на прочность и срок службы детали. К примеру, токарный станок, одна из главных деталей которого — резец — испытывает серьезные нагрузки, затупляется, перегревается и теряет свои прочностные свойства, в итоге не может обрабатывать заготовку с необходимой скоростью, и производительность сильно уменьшается. Усовершенствовать резец относительно просто — нужно на рабочую область поместить тугоплавкий материал. Однако сегодня в стране этой задачей никто не занимается, обычно приобретают готовую деталь за границей. Благодаря нашему проекту ситуация может измениться. Мы должны сделать такую платформу, на которой будем изучать свойства различных материалов, и по итогу делать выводы, из чего можно создать эффективный инструмент, и внедрять разработки в производство», — прокомментировал Василий Фомин.
 
Президенту РАН рассказали о работах, которые близки к завершению. Так, в ИТПМ СО РАН занимаются сваркой разнородных материалов (таких как титан и сталь, титан и алюминий) с помощью добавления в лазерный шов тонкого, как фольга, слоя меди. Эта технология очень перспективна для авиастроения. С помощью синхротронного излучения ученые исследуют процессы проникания, а далее методами молекулярной динамики будут моделировать взаимодействие материалов, находить механизмы соединения, повышать прочность.
 
В ИТПМ СО РАН
   В ИТПМ СО РАН
 
Специалисты получили интересные результаты и в области холодного газодинамического напыления. Это явление было когда-то открыто и описано в ИТПМ СО РАН. Различные мелкие частички можно напылять на металлокерамику, разогнав их потоком с околозвуковой скоростью. «Мы добавляем прочные материалы в шов, напыляем металлокерамику, а затем расплавляем лазером. Когда лазерный луч взаимодействует с материалом, керамика тает и очень хорошо и равномерно распределяется. Получается гетерогенный материал (например, с титаном в основе). Можно повышать прочность, управляя механическими характеристиками. С уменьшением размера частиц прочность увеличивается. Всё это анализируется с помощью математических моделей, мы уже получили параметры для упругого композита. Поняв необходимые параметры, возможно получить те свойства, которые требуется (например, прочный материал для больших нагрузок)», — отметил Василий Фомин.
 
Очень перспективно применение импактных алмазов для укрепления наконечников резцов. Такие инструменты для обработки керамики сегодня закупают за границей. Один резец стоит около десяти тысяч долларов, а работает при этом всего смену. Если нанести на кончик резца материал из попигайских алмазов, он сможет служить дольше. «Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН сейчас изучает свойства минерала и очерчивает географические контуры, перспективные для их поиска», — добавил академик Фомин.
 
Научный руководитель ИГМ СО РАН академик Николай Петрович Похиленко в дополнение сказал, что эти минералы обладают уникальной прочностью и износостойкостью: буровое долото для добычи нефти и газа с таким материалом могло бы делать работу в три раза быстрее и прослужить в два раза дольше стандартного. «Мы займемся прогнозированием. Наша задача — определить участки, обогащенные графитом. А где много графита, там много и этого сырья», — сказал ученый. Академик Сергеев в свою очередь подчеркнул, что описание причин появления такого большого количества алмазов стало бы результатом мирового уровня.
 
В завершение визита директор ИТПМ СО РАН член-корреспондент РАН Александр Николаевич Шиплюк показал Александру Сергееву аэродинамическую трубу, которая была построена еще при основателе института академике Сергее Алексеевиче Христиановиче. «Она претерпела с тех пор шесть модернизаций, соответствует необходимым на сегодняшний день показателям и уже совсем не похожа на изначальный вариант. Скорости очень большие — тысячи метров в секунду», — рассказал Александр Шиплюк.
 
У института уникальный набор аэродинамических труб, подобным арсеналом не обладает никто. ИТПМ тесно сотрудничает с ПАО «Туполев». Важная задача — сделать такой самолет, который обладал бы наименьшим звуковым ударом. Помимо этого, здесь сотрудничают практически со всеми ракетными организациями. К примеру, изучают колебания и устойчивость полета в сверхзвуковом потоке для космического аппарата «Орел».
 
«Наука в Сибири»
 
Фото Юлии Поздняковой
 

 

Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (4 votes)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus