В Московском политехе и НИТУ МИСИС создают новые сплавы для 3D-печати авиационных двигателей

Ученые Московского политехнического университета и Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» работают над порошковыми материалами для изготовления деталей авиационных и ракетных двигателей на 3D-принтерах методом селективного лазерного сплавления (SLM). Сплавы нового поколения в комбинации с аддитивными технологиями позволят одновременно снизить вес и повысить прочность изделий. 

Титановый сплав Ti6Al4V, который десятилетиями служит отраслевым эталоном, выдерживает нагрузки до 900-1000 МПа при невысокой плотности 4,4 г/см³ и уступает никелевым суперсплавам по жаропрочности. Алюминиевые сплавы весят меньше, но разрушаются при температурах, которые для турбинных лопаток и камер сгорания совершенно обычны — 600°С и выше. Найти одновременно прочный, жаростойкий и легкий материал сложно.

Новые составы на основе алюминидов титана должны сдвинуть все три показателя разом: плотность снизится до 4-4,2 г/см³, прочность превысит 1100 МПа, рабочий диапазон температур поднимется выше 650°C, сообщает пресс-служба Московского политеха.. Детали из таких материалов при той же надежности будут весить на десять-пятнадцать процентов меньше, а значит снизится расход авиационного топлива и вырастет ресурс. 

«Алюминиды титана давно известны как перспективный класс материалов, но получить из них деталь сложной формы традиционными методами крайне трудно: сплав хрупкий при комнатной температуре и плохо поддается механической обработке. Аддитивные технологии снимают это ограничение: лазер спекает порошок послойно, строго по цифровой модели, и геометрия детали больше не зависит от сложной технологической цепочки производств, при этом количество отходов снижается до пяти процентов», — рассказал руководитель проекта, кандидат технических наук Георгий Марков.

Параметры лазерной 3D-печати для каждого нового состава исследователи будут подбирать с помощью машинного обучения. Алгоритмы, обученные на данных термодинамического моделирования и результатах экспериментов, заранее смогут предсказывать оптимальную мощность лазера, скорость сканирования и стратегию послойного заполнения для конкретных сплавов. Это позволит резко сократить число дорогостоящих натурных испытаний: один цикл проверки новых параметров на реальном оборудовании занимает дни и требует расхода дефицитного порошка.

За три года планируется пройти путь от синтеза первых опытных партий порошков до прототипов реальных компонентов — крепежных элементов и кронштейнов, пригодных для передачи на испытания индустриальным партнерам. Научные результаты проекта будут опубликованы в международных рецензируемых журналах и представлены на отраслевых конференциях. В числе потенциальных партнеров по внедрению — предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации и Роскосмоса.

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