Ученые УрФУ научились управлять свойствами сплавов

Направления исследований молодежной научной лаборатории жаростойких и коррозионно-стойких сплавов на основе никеля и железа

Фото из личного архива Аркадия Жилякова

Как фундаментальные исследования способствуют технологическому рывку

Уральский федеральный университет, используя инструменты программы «Приоритет-2030», стремится сформировать на Урале научно-образовательный и инновационный центр мирового уровня, сфокусированный на исследованиях и внедрении технологий. В числе стратегических проектов, на которые опирается вуз, — «Академическое превосходство». Его развитие должно привести к разработке и передаче промышленным предприятиям не менее десятка новых технологий. Среди них — разработки молодежной научной лаборатории жаростойких и коррозионно-стойких сплавов на основе никеля и железа. О тематике и направлениях исследований мы разговаривали с руководителем молодежной лаборатории, доцентом кафедры термообработки и физики металлов УрФУ, кандидатом технических наук Аркадием Жиляковым.

— Почему именно тематика исследований вашей лаборатории вошла в проект «Академическое превосходство»?

— Проект нашей молодежной лаборатории, как и ряда других, был отобран в рамках серьезной конкурсной процедуры в рамках программы «Приоритет-2030». Фундаментальные и прикладные исследования в области металлургии и металловедения сегодня чрезвычайно востребованы. В нашей лаборатории собралась команда молодых сотрудников, которые продолжают традиции Уральской школы металловедов-термистов. Известными представителями этой школы являются Иван Николаевич Богачев, Артемий Александрович Попов, Владимир Михайлович Фарбер и другие. Думаю, что конкурсная комиссия оценила потенциал нашей заявки и научного коллектива.

Сплав поиска

— Какие разработки ведет ваша лаборатория, в чем их новизна?

— Мы ведем поисковые работы в области управления структурой и свойствами коррозионно-стойких и жаростойких сталей и никелевых сплавов. Систематизируем большой объем накопленных экспериментальных данных, как своих собственных, так и других исследователей. Это позволит построить физические модели, описывающие процесс влияния структурно-фазового состояния сталей и сплавов на их коррозионную стойкость и механические свойства. Предложенные модели должны обладать прогностической способностью, на их основе можно создавать новые сплавы, обладающие улучшенным комплексом свойств.

Параллельно решаем конкретные прикладные задачи, в частности, разрабатываем режимы 3D-печати элементов конструкций агрегатов, работающих в агрессивных средах при высоких температурах, методами деформационной и термической обработки. Кроме того, среди наших задач — повышение модуля упругости никелевых коррозионно-стойких сплавов. Это свойство необходимо при изготовлении из них оснастки для универсальных испытательных машин.

Есть и спектр конкретных задач от промышленности. Так, например, в интересах научно-производственного центра «Внутритрубная диагностика» (НПЦ «ВТД») мы проводим исследования трещин, образовавшихся в трубах газотранспортной системы в процессе эксплуатации. Это помогает специалистам НПЦ «ВТД» при разработке новых технологий диагностики труб большого диаметра.

Лаборатория созидания

— Каких конкретных результатов удалось достичь?

— Мы разработали метод термической обработки коррозионно-стойкого никелевого сплава, он обеспечивает более высокий модуль упругости по сравнению с аналогами при сохранении удовлетворительной коррозионной стойкости в солевых расплавах при высоких температурах. Патентный поиск по этому направлению показал уникальность такого способа обработки. Разрабатываемая технология будет востребована для создания никелевых сплавов. Такие сплавы, в частности, могут использоваться в качестве приспособлений для универсальных испытательных (разрывных) машин. Среди таких приспособлений адаптеры, держатели захватов, предназначенные для закрепления и удержания образцов во время испытаний на растяжение при повышенных температурах в коррозионных средах. Сейчас идет процесс патентования этого метода термической обработки.

Кроме того, мы предложили для 3D-печати режимы электронно-лучевой проволочной технологии из коррозионно-стойкого никелевого сплава. Эти режимы обеспечивают уровень механических свойств не хуже, чем у сплава, полученного методами традиционной металлургии, а коррозионная стойкость оказалась даже на 10-15% лучше.

При этом мы продолжаем исследования, будем предлагать новые технологии. Другое дело, что процесс их внедрения в производство может занять не один год.

При решении прикладных задач мы не отказываемся от нашей основной идеи расширить фундаментальные знания о возможностях управления структурой, а как следствие и свойствами коррозионно-стойких сплавов. Ведь именно фундаментальные исследования способствуют технологическому рывку.

— Какие индустриальные партнеры проявляют интерес к разработкам?

— Потенциальными партнерами могут быть предприятия, изготавливающие исследовательское оборудование для проведения механических испытаний, среди них, например, компания «Интелтест». Кроме того, нашими исследованиями интересуются предприятия машиностроительной, химической, энергетической, авиакосмической отраслей промышленности. Среди них в том числе участники Уральского межрегионального научно-образовательного центра — Уральский завод гражданской авиации, Кировградский завод твердых сплавов.

— Каковы дальнейшие планы? 

— Работаем над привлечением финансирования за счет внебюджетных научно-исследовательских работ, расширяем взаимодействие с индустриальными партнерами, развиваем приборную базу лаборатории. То есть мы стремимся к комплексному развитию нашей молодежной лаборатории, чтобы она продолжала созидательную деятельность.