Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с предприятием «Протон-ПМ» разработали технологию повышения прочности турбин ракетных двигателей с помощью порошковых металлических материалов. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе вуза.

«Существующие варианты позволяют сделать деталь прочнее либо с помощью технологических приемов, либо изменяя химическую формулу, что влияет на их характеристики. Наше решение помогло стабилизировать механические свойства жаропрочного никелевого сплава за счет ввода модифицирующего состава. Он повышает показатели прочности на 10–20% по сравнению с уровнем, заявленным конструкторами. Вместе с тем химическая формула сплава остается неизменной», – рассказал заместитель главного металлурга АО «Протон-ПМ», магистр ПНИПУ Максим Рожков.

Как пояснили в университете, турбонасосный агрегат составляет «сердце» ракетных и авиационных двигателей. Самые главные детали агрегата изготавливают методом литья из жаропрочных никелевых сплавов, в структуре которых присутствуют соединения металлов с углеродом (карбиды), обеспечивающие прочность деталей при высоких температурах. Разрушение одной детали может привести к выходу из строя всего механизма агрегата. Специалисты АО «Протон-ПМ» совместно с учеными Пермского политеха предлагают вводить в никелевые сплавы модификатор на основе карбонитридов (порошковых металлических материалов), чтобы повысить прочность деталей.

По словам ученых, модифицированный состав состоит из алюминиевой стружки, титановой губки и мелкодисперсного порошка карбонитрида титана. Полученный сплав специалисты испытали на растяжение при разных температурах, исследовали его ударную вязкость – способность поглощать механическую энергию в процессе деформации.

«Мы установили, что комплексное модифицирование сплава повысило предел прочности на 10% и ударную вязкость на 30% по сравнению с серийным сплавом. Свойства улучшились за счет равномерного распределения карбидных фаз по всему объему сплава. Такое упрочнение приводит к измельчению кристаллической структуры металла и снижению микропористости, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках деталей и готовых изделий», – пояснил главный металлург АО «Протон-ПМ» Алексей Шумков.

Как отметили в ПНИПУ, решение пермских ученых уже апробировано в АО «Протон-ПМ», а результаты исследования опубликованы в журнале «Литейное производство» № 2 за 2024 год.

О предприятии

АО «Протон-ПМ» входит в интегрированную структуру АО «НПО Энергомаш» Госкорпорации «Роскосмос». Компания производит жидкостные ракетные двигатели, в том числе РД-276 для первой ступени ракет-носителей тяжелого класса «Протон-М» и РД-191 для семейства ракет-носителей «Ангара» разных классов. Предприятие является координатором программы развития кластера ракетного двигателестроения «Технополис «Новый Звездный» в Перми, который реализуется в рамках соглашения между правительством Пермского края и Госкорпорацией «Роскосмос».

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/20719665