Российские учёные создали "броню" для авиакосмических деталей

В ЮУрГУ международная команда учёных работала над актуальной для авиакосмической промышленности задачей. Представители России, Польши и Китая в рамках совместного исследования искали новые методы продления срока службы и защиты от коррозии дорогостоящих деталей.

Основную часть работы выполнили российские специалисты: нашли новые параметры для материалов, подготовили и описали характеристики образцов. Научные сотрудники китайского Цзилиньского университета помогли сделать производственный экологический мониторинг композитов. Польские учёные из Силезского технического университета проанализировали промежуточные данные и предложили варианты применения разработок.

Результатом проекта стали три инновационных материала с редкими свойствами. Это высокоэнтропийные интерметаллические соединения (ВЭИС), которые отличаются фазовой стабильностью и упорядоченностью атомной конфигурации. Среди преимуществ — большая прочность при высокой температуре, за счёт чего материалы особенно востребованы в таких областях, как авиакосмическая промышленность. Известный аналог — интерметаллические соединения AlTi, которые компания GE коммерциализировала в 2006 году для двигателя GEnxTM. Больше 160 двигателей GEnxTM эксплуатируются по всему миру, например, на самолётах Boeing 787 и Boeing 747-8.

Один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ Ахмад Могаддам Остовари подробнее рассказал о характеристиках и перспективах применения новинок.

«Два материала (FeNiCoCrMn) (MoCr) и FeNiCrV-TiNb отличаются высокой твёрдостью. Они подходят для покрытия металлических компонентов деталей и способны защитить от износа и эрозии, значительно продлив срок службы. Это особенно актуально, например, для частей двигателей, где происходит зажигание, а также лопастей газовых турбин. Третий материал (NiCoFeCuMn)3 (AlTi) идеально подходит для применения в мягких магнитных системах, для высокоскоростных магнитных роторов, так как обладает высоким пределом текучести — обратимой деформации», — объяснил научный сотрудник.

Также материалы можно использовать как высокоэффективные катализаторы. ВЭИС состоят из разных атомов, каждый может давать свой эффект для ускорения конкретной химической реакции, поэтому соединения проявляют большую каталитическую активность по сравнению с благородными металлами. Такие катализаторы подходят для окислительно-восстановительных реакций в аккумуляторных батареях, реакций окисления метанола в топливных элементах с прямым использованием метанола, реакций восстановления CO и CO2, фоторазложения загрязнителей воды и фотоокисления органических веществ и других.

«Совсем скоро можно будет говорить о реальном применении этих материалов в российской промышленности, — подчеркнул Ахмад Могаддам Остовари. — Они показали многообещающие свойства на лабораторном уровне, но нужна большая работа по распространению материалов в промышленных секторах и разработке производственного процесса».

Проект по созданию новых материалов поддержал Российский научный фонд. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds. Сейчас международная команда учёных, в составе которой сотрудники ЮУрГУ, работает над разработкой новых материалов с пластичностью при комнатной температуре, улучшенной стойкостью к окислению и магнитными свойствами.