На базе Самарского университета пройдут международные исследования по созданию биметаллических материалов с помощью аддитивных технологий

Ученые из России, Франции и Японии проведут на базе Самарского университета имени Королева теоретические и экспериментальные исследования по созданию технологии производства новых высокоэффективных биметаллических материалов для аэрокосмической техники, способных выдерживать значительные механические нагрузки и экстремальные перепады температур с разницей в несколько сотен градусов.

Биметаллические, то есть состоящие из двух металлов материалы давно применяются при изготовлении авиационной и космической техники, так как зачастую обычные сплавы не обеспечивают необходимой гаммы свойств. Биметаллы позволяют объединять преимущества разных материалов, увеличивая надежность, износостойкость и долговечность. Использование биметаллических материалов, например из стали и алюминия, позволяет добиваться необходимых прочностных характеристик, уменьшая при этом вес деталей и конструкций, соответственно увеличивая грузоподъемность и топливную эффективность самолетов или ракет-носителей.

При создании биметаллических материалов по существующим технологиям прочность соединения разнородных слоев в большинстве случаев недостаточна, при этом у разных металлов отличаются теплофизические свойства, и при больших перепадах внешних температур (например, от -200°С до +200°С и выше в космосе) возникает опасность межслойного разрушения многослойного материала. Ученые трех стран планируют разработать в рамках полученного гранта научные основы новой технологии и экспериментально получить слоистый функциональный высокоградиентный материал (ФВГМ) с повышенным сопротивлением межслойному разрушению. 

«Очень важно, чтобы используемые в аэрокосмической технике материалы были термически стабильными, чтобы они не расширялись при высоких температурах. Этого можно добиться, если брать разные материалы с разными коэффициентами линейного расширения и чередовать их в многослойной конструкции: когда один слой расширяется, другой сжимается, а во всем объеме не происходит никаких изменений. Обычно биметаллические материалы производят способом прокатки: за счет большого давления происходит фактически сварка поверхностей металлов. Мы предлагаем новый метод — использование аддитивных технологий», — рассказывает заведующий кафедрой обработки металлов давлением Самарского университета, академик РАН Федор Гречников. 

Ученые предлагают наносить с помощью аддитивных технологий слои металлопорошковой композиции на подложки из листового проката, создавая при этом на поверхностях особый микро- и макрорельеф, который позволит практически на порядок увеличить площадь контакта соединяемых слоев и даже образовывать механические неразъемные соединения в виде микрозамков. Полученный в результате композиционный «пирог» планируется затем дополнительно обрабатывать давлением, например прокатывать, чтобы получать высокопрочные соединения слоев металлов.  

«Задача требует значительной теоретической и экспериментальной проработки, поэтому первоначально будут разработаны математические модели и цифровые двойники ФВГМ, с помощью которых будут рассчитываться и прогнозироваться свойства нового материала», — поясняет заведующий кафедрой технологии производства двигателей Александр Хаймович. 

«Это большой совместный проект, и даже внутри нашего университета его можно назвать совместным, поскольку в нем будут задействованы сразу две кафедры — обработки металлов давлением и технологий производства двигателей. Помимо большой экспериментальной части, запланированной в рамках этого гранта, будут выполнены теоретические исследования. По итогам предполагается получить не только технологии, но и фундаментальные основы создания материала нового типа», — рассказывает доцент кафедры обработки металлов давлением Ярослав Ерисов. 

Работы пройдут в рамках проекта «Разработка метода создания и оптимизация свойств высокоградиентных биметаллических материалов аэрокосмического назначения». С этим проектом Самарский университет стал победителем открытого публичного конкурса на получение грантов Российского научного фонда. Грант рассчитан на три года с возможным продлением финансирования, ежегодный объем выделяемых по гранту средств составляет восемь миллионов рублей. 

Проект предусматривает создание международного научного коллектива, в который войдут сотрудники Самарского университета, Института проблем механики имени А. Ю. Ишлинского, Токийского столичного университета и университета Южной Бретани. Возглавит группу ученых доктор физико-математических наук Сергей Александров, ведущий научный сотрудник лаборатории механики технологических процессов Института проблем механики имени А. Ю. Ишлинского (ИПМех РАН). В числе ведущих ученых проекта: профессор факультета инжиниринга механических систем Токийского столичного университета (TMU) Кеничи Манабе и директор Исследовательского института Дюпюи де Лом (IRDL) университета Южной Бретани, профессор Пьер Ив Манах. 

Пресс-релиз

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.