Учёные МИСИС получают изделия с уникальными свойствами методом литья

Владимир и Николай Беловы. Не братья, однофамильцы и коллеги. Работают в одном университете – НИТУ «МИСиС», на одной кафедре – «Технологии литейных процессов». Первый заведующим, второй – его заместителем. Эти учёные вместе с коллегами добиваются впечатляющих научных результатов, работая и по федеральным программам, и по заказам бизнеса.

• 
• Николай_Белов_Владимир_Белов

Николай Белов (слева) и Владимир Белов (справа) демонстрируют новые изделия

В прошлом году кафедра завершила два проекта по ФЦП «Исследования и разработки» – с Симбирской литейной компанией (СЛК) и Уфимским моторостроительным производственным объединением (УМПО).

Справка:
Проект «Разработка технологии производства конечных изделий из алюмоматричных композиционных наноматериалов (АМНК) методами пропитки преформ алюминиевыми сплавами и путем финальной термомеханической обработки заготовок АМНК, полученных методами механического легирования и горячей консолидации» выполнялся с 2011 по 2013 годы в рамках мероприятия 2.7 ФЦП «Исследования и разработки, 2007–2013». Партнёр – ЗАО СЛК (руководитель – профессор Н.А. Белов).
Объём госфинансирования – 38 миллионов рублей.
Проект «Разработка и внедрение новой технологии изготовления лопаток турбины и компрессора для перспективных газотурбинных двигателей» выполнялся с 2011 по 2013 годы. в рамках мероприятия 2.7 Минобрнауки (руководитель-завкафедрой, профессор В.Д. Белов). Партнёр – ОАО «УМПО».
Объём госфианансирования – 148 миллионов рублей 

Алюминиевые сплавы

Технология производства алюмоматричных композиционных наноматериалов (АМНК) позволяет гибко изменять свойства и форму продукции при необходимости. Главная задача – снижение веса изделий при сохранении остальных базовых характеристик, в частности, прочности.

• 
• Изделия_МИСиС

Например, пластина 60х80х150 АМНК предназначена для электроники. 60% состава – карбид кремния, который резко повышает термическую стабильность. Пластину можно применять в установках в качестве узлов, для которых требуется сочетание низкого температурного коэффициента линейного расширения при высоких значениях теплопроводности и твёрдости в условиях нагрева до 350°С в некоррозионной среде. Примеры таких узлов – охлаждающая подложка силовой электроники; элементы силового армирования.

«При нагреве их размеры не меняются, – поясняет руководитель проекта ФЦП, профессор кафедры Николай Белов. – В любых алюминиевых сплавах обеспечить эту характеристику невозможно – у них природа другая. Алюминий, как и все металлы, при нагреве расширяется. Чтобы этого не происходило, нужны дополнительные упрочняющие элементы. Мы разработали технологию, которая позволяет их добавлять».

Ещё одно изделие – пруток 20х200 АМНК. На 20% состоит из карбида кремния. Его можно применять как силовой элемент несущих конструкций для строительства, транспортных средств, энергетических установок, где требуется сочетание высокой прочности и жёсткости.

Наконец, брус 20х50х100 АМНК, 35% – карбид бора. Бор – уникальный элемент, который поглощает нейтронное излучение. Проблема в том, что его крайне сложно смешать в алюминии, да и в стали тоже. Учёные МИСиС сумели справиться с этой задачей. Изделие можно использовать для изготовления элементов радиационной защиты, в том числе предназначенных для использования в сооружениях для хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива.

«Симбирская компания уже готова производить все эти изделия, – говорит Николай Белов. – Подготовлена производственная площадка. К этим работам очень внимательно относится губернатор Ульяновской области».

Инновационные лопатки

Проект с УМПО был направлен на изготовление изделий из алюминида титана – впервые в России удалось получить изделие методом литья из этой группы сплавов.

Лопатка турбины низкого давления авиационного двигателя из алюминида титана в 2 раза легче, чем используемый сегодня аналог на основе никеля.

Переход на новую технологию изготовления лопаток позволит уменьшить действующие центробежные напряжения в компрессоре и турбинах авиадвигателей почти в 2 раза, а также снизит инерцию турбин и компрессоров. Это повысит рабочие характеристики авиадвигателя, включая КПД, уменьшит удельный расход топлива и выбросы в атмосферу парниковых газов, а также снизит уровень шума. Меньший вес разработки позволит перевозить больше пассажиров или грузов на длительные расстояния. Двигатели для самолётов с использованием новых лопаток уже запущены в производство на УМПО.

«Сегодня эта тематика – изготовление изделий из алюминида титана стала очень востребованной, – говорит завкафедрой «Технологии литейных процессов» НИТУ «МИСиС» Владимир Белов. – Дальнейшие работы в этом направлении будут продолжаться в ВИАМе. У них будет проект с Минпромторгом. Но такие лопатки впервые получили в нашем университете. У нас есть патенты, научные статьи».

Инжиниринговый центр

Учёные кафедры собираются продолжать работы. Пока на общественных началах занимаются проблемой сварки созданных с Симбирской литейной компанией материалов. Кроме того, подали заявку на участие в новой ФЦП. А вообще

в планах у Владимира Белова в ближайший год-два выйти на соотношение 50 на 50 – государственного и частного финансирования науки на кафедре. Пока от бизнеса получают процентов 30 от всего объёма. В прошлом году выполняли 13 хоздоговоров с разными предприятиями России.

Усиление связей с промышленностью сейчас особенно актуально в связи с тем, что МИСиС выиграл конкурс Минобрнауки России на создание инжинирингового центра. Возглавит его Владимир Белов: «Нам интересны те работы, которые уже показали свою эффективность. Поэтому некоторые проекты будем продолжать на базе центра».

В первое время на поддержку центра государство выделило 30 миллионов рублей. Деньги можно тратить и на оборудование, и на поощрение сотрудников. В дальнейшем центр должен выйти на стопроцентную самоокупаемость. Производственная площадка этого центра будет располагаться в Тёплом стане, где МИСиС собирается строить ещё один корпус. У кафедры там уже есть помещения площадью в . На кафедре работает свыше 50 человек. Многие из них будут задействованы в инжиниринговом центре как совместители.

«У нас на кафедре есть люди не только с богатым академическим, но и производственным опытом, – говорит Владимир Белов. – Например, заслуженный работник авиационной промышленности Алексей Фадеев, 20 лет проработал в цехе замначальника, потом замглавметаллурга. Также к нам пришёл бывший главный технолог Братского алюминиевого завода. Плюс получился хороший симбиоз – вместе с литейщиками работают металлурги, металловеды».

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.