Томский государственный университет (ТГУ) вновь подтверждает свой статус ведущего научного центра России. Под руководством профессора Сергея Кулькова и совместно с профессором Владимиром Овчаренко молодые исследователи решают задачи мирового уровня, способствуя технологическому прогрессу страны. Одна из последних инициатив – проект аспиранта физико-технического факультета Кирилла Акимова, посвящённый созданию высокопрочных интерметаллических сплавов из никеля и алюминия на базе Ni3Al для эксплуатации в экстремальных температурных условиях. Разработка уже получает высокую оценку среди специалистов и промышленников, а также поддержку Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
Проблемы современного материаловедения и вызовы аэрокосмической отрасли
Аэрокосмическая и энергетическая промышленность предъявляет особенно высокие требования к прочности и долговечности конструкций. Узлы турбин, компоненты турбокомпрессоров и деталей двигателей, теплообменников и реакторов часто функционируют в условиях температур, приближающихся или превышающих 1000°C. Традиционные сплавы на таких рубежах начинают терять прочностные и эксплуатационные характеристики, что ведёт к риску преждевременного износа и аварий. Решение этой проблемы – актуальная задача не только для России, но и для всего мирового научного сообщества.
Инновационный подход Кирилла Акимова и команды ТГУ
Коллектив учёных ТГУ под руководством Сергея Кулькова и при активном участии Владимира Овчаренко сконцентрировался на синтезе композиционных материалов на основе интерметаллида Ni3Al. Кирилл Акимов, выступающий инициатором разработки, применяет уникальную технологию: порошковая смесь никеля и алюминия подвергается обработке в специальной прессформе-реакторе, где синтез проходит под высоким давлением и при высоких температурах.
В отличие от традиционной технологии свободного горения, используемой во многих зарубежных лабораториях, томские учёные избежали проблемы высокой пористости производимых материалов. Итог – опытные образцы, практически не содержащие пор. Это заметно повышает механические характеристики изделий и увеличивает срок их службы в напряжённых эксплуатационных условиях.
Выдающиеся результаты и перспективы исследований
Экспериментальная часть работы Кирилла Акимова и его научных наставников уже принесла впечатляющие результаты. В отдельных технологических схемах удалось увеличить прочность материала при температуре выше 1000°C в 1,5 раза по сравнению с лучшими аналогами. Такой прогресс открывает горизонт для дальнейшего совершенствования материалов, что особенно ценно для отечественных авиационных, энергетических и космических проектов, стремящихся обеспечить надёжность и безопасность эксплуатации оборудования нового поколения.
Как подчёркивают исследователи, новое поколение композитов позволит реализовать непрерывную и долговременную работу турбинных лопаток, деталей ракетных и авиационных двигателей, а также миниатюрных энергоустановок даже в самых требовательных условиях. Это станет важной ступенью на пути к повышению технологической независимости страны.
Технологические ноу-хау и оптимизация производственного процесса
Традиционные методы термомеханической обработки, такие как холодная и горячая прокатка, широко применяются в инженерии, однако для интерметаллидов Ni3Al они часто оказываются неприменимы из-за низкой пластичности и сравнительно высокой хрупкости материала. Команда ТГУ предложила альтернативный путь, основанный на высокотемпературном синтезе при одновременном нанесении давления. В процессе кристаллизации после "термического взрыва" из исходных порошков и формируется прочная монолитная структура нового материала.
Такой подход не только обеспечивает почти полное отсутствие пористости, но и сокращает время и энергоёмкость технологического процесса. Это, в свою очередь, влияет на экономику производства, снижая себестоимость продукции и открывая возможности для массового внедрения инновационных решений в отечественной промышленности.
Научные эксперименты и дальнейшие шаги
На следующем этапе исследований Кирилл Акимов планирует комплексное тестирование изготовленных образцов с целью выяснения их характеристик на растяжение, сжатие, изгиб при разных температурах. Внимание уделяется и оптимизации параметров синтеза: значению давления, длительности выдержки, температурным режимам. Подробное описание технологических нюансов позволит точно прогнозировать механические характеристики новых материалов и эффективно адаптировать технологии для нужд конкретных предприятий.
В будущем группа аспирантов ФТФ ТГУ, в том числе под руководством Сергея Кулькова и Владимира Овчаренко, намерена расширить границы исследований, применяя новые активирующие добавки и изучая влияние легирующих элементов на структуру и физико-механические свойства интерметаллических сплавов.
Большой вклад ТГУ и значение поддержки РФФИ
Важно отметить, что развитие этого научного проекта стало возможным благодаря поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, что свидетельствует о высокой признанности и значимости работы Кирилла Акимова и коллег на государственном уровне. Томский государственный университет укрепляет свои позиции в мире передовых научных разработок, а молодые учёные получают шанс реализовать самые смелые амбиции, работая на благо отечественной и мировой науки.
Итогом деятельности станет не просто производство новых материалов, а огромный вклад в развитие аэрокосмической и энергетической отраслей России, формирование инновационной среды, а также обучение нового поколения инженеров и исследователей, способных решать сложнейшие задачи современности.
Источник: scientificrussia.ru
