Учёные Института физики перспективных материалов (ИФПМ) Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) разработали научно-технические подходы и способ повышения прочности титанового сплава ВТ8М-1.
Усовершенствованный сплав отличается ультрамелкозернистой структурой и повышенной прочностью. Повышенные прочностные свойства являются критически важными параметрами для авиационных двигателей последнего поколения. Предполагается, что такой сплав может быть применен, в том числе, при производстве нового отечественного авиационного двигателя ПД-14.
«В случае с ультрамелкозернистым сплавом ВТ8М-1 можно говорить о том, что это новое поколение материалов. Предложенный способ высокопроизводительный, хорошо подходит для массового серийного производства и закрывает потребности таких гигантов, как УМПО. К тому же его использование позволяет модернизировать технологию производства заготовок лопаток компрессора. Этой тематике был посвящен наш недавний крупный научный проект, в котором УМПО был нашим индустриальным партнёром.
Совместно с инженерами и технологами УМПО мы получили опытную партию штампованных заготовок и аттестовали их прочностные свойства. Опытные штамповки имитировали лопатки компрессора авиационного двигателя в натуральную величину. Патент на изобретение принадлежит УМПО и УГАТУ [Патент RU2707006]. Способ уже осваивается на заводе», – рассказал старший научный сотрудник ИФПМ УГАТУ Григорий Дьяконов.
Повышенная прочность сплава ВТ8М-1 достигается за счёт создания ультрамелкозернистой структуры и применения специальной технологии изготовления изделия. По своим габаритам и геометрии, созданные опытные заготовки в виде лопаток полностью соответствуют серийным изделиям нынешнего поколения, но по прочностным характеристикам они превосходят их более чем на 20%.
К примеру, ряд титановых сплавов, которые используются в компрессорах двигателей зарубежных авиационных корпораций, имеют более низкие прочностные характеристики. Например, временное сопротивление разрушению титановых сплавов серии IMI 829 [Ильин, А. А., Колачев, Б. А., Полькин, И. С. М.: ВИЛС-МАТИ (2009). Титановые сплавы. 520 с], которые используются в двигателях некоторых «Боингов» [Ильенко В.М., Шалин Р.Е. Титановые сплавы для авиационных газотурбинных двигателей // Титан (ВИЛС). 1995. No 1–2. с. 24-29], составляет 960-1030 мегапаскалей. У ультрамелкозернистого сплава ВТ8М-1 этот показатель на 20% выше.
Разработчики отмечают, что применение ВТ8М-1 повысит ресурс и надежность авиационных двигателей, сократит количество ремонтных работ. Со временем технология может распространиться и на другие сферы. Так, изобретением уже заинтересовались производители вертолётов.