Новости

16 ноября, 2022 16:53

Мелкозернистость как гарантия прочности

Учёные Уфимского университета науки и технологий (УУНИТ) нашли способ повысить прочность титановых сплавов. Исследование проводилось в рамках гранта Российского научного фонда № 21-79-10167, результаты опубликованы в журнале «Frontier Materials & Technologies» Тольяттинского государственного университета.
Пресс-служба УУНИТ
Титановые сплавы обладают высокой удельной прочностью и коррозионной стойкостью, благодаря чему они активно применяются в производстве двигателей для авиации. Но развитие отрасли двигателестроения подразумевает всё более жёсткие требования к конструкционным материалам, поэтому учёные постоянно работают над повышением их надёжности, прочностных и эксплуатационных свойств.

– Такие ответственные изделия, как лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД), работают в достаточно агрессивных условиях, в частности в условиях повышенных нагрузок в сочетании с термическим воздействием. Эти детали изготавливают из титановых сплавов, поскольку высокая удельная прочность в сочетании с жаропрочностью в необходимом диапазоне делают их особенно важными для авиации. При создании всё более мощных газотурбинных установок возникает необходимость модифицировать материал изделий, – поясняет младший научный сотрудник УУНИТ Юлия Модина.

Разработка новых композиций сплавов требует больших затрат с точки зрения апробации сплава, проведения испытаний для аттестации его эксплуатационных свойств. Между тем, классические методы деформационно-термических обработок для повышения механических свойств практически исчерпали свой потенциал. В отличие от них методы интенсивной пластической деформации показывают несравненно более высокие механические характеристики для многих материалов, поэтому вызывают большой интерес у исследователей. Такие методы позволяют достичь высоких прочностных показателей в металлах и сплавах за счёт формирования ультрамелкозернистого (УМЗ) состояния.

Однако важным аспектом УМЗ материалов является их структурный и текстурный эффект, который может привести к сильной анизотропии* свойств материала. Для исследований специалисты УУНИТ взяли титановый сплав ВТ6 – он имеет широкое применение в авиастроении, и его значимость как конструкционного материала для отрасли остается высокой.

– Чтобы оценить перспективы инновационного применения УМЗ титановых сплавов для высоконагруженных деталей в энерго- и авиа-машиностроении, наша группа провела исследование их ударной вязкости, – говорит Юлия Модина. – Мы подвергли титановый сплав ВТ6 деформационно-термической обработке и обнаружили, что анизотропия его свойств незначительна.

Формирование УМЗ состояния действительно позволяет получить высокие прочностные характеристики конструкционных титановых сплавов при удовлетворительном значении ударной вязкости, однако вопрос о текстурном влиянии на сопротивление разрушению требует дальнейшего более тщательного изучения – такой вывод делают учёные из Уфы.

Результаты исследования опубликованы в журнале «Frontier Materials & Technologies», который выпускает Тольяттинский государственный университет.

В исследовании принимали участие специалисты УУНИТ:

Юлия Модина, кандидат технических наук, младший научный сотрудник,

Григорий Дьяконов, кандидат технических наук, научный сотрудник,

Андрей Стоцкий, младший научный сотрудник,

Данил Мифтахов, оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин,

Ирина Семёнова, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник.

*Анизотропия — различие свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) в различных направлениях внутри этой среды. Пример анизотропии: дерево легко растрескивается вдоль волокон, но сломать его поперёк волокон гораздо сложнее.








24 января, 2023
Ученые Института катализа СО РАН создали универсальный метод синтеза теплопроводных катализаторов
Исследователи Института катализа СО РАН разработали универсальный метод синтеза высокоакти...
23 января, 2023
Машинное обучение помогло подобрать условия синтеза высокоэнтропийного карбида
Высокоэнтропийные карбиды — уникальные материалы на основе углерода и 4–6 переходных металлов IV и V...