Российские ученые разработали новый сверхпрочный сплав для авиапромышленности

Российские ученые разработали новый сверхпрочный сплав для авиапромышленности

Тольяттинский государственный университет и Соликамский опытно-металлургический завод разработали новый магниевый литейный сплав. Он обладает повышенной температурой воспламенения и предназначен для использования в авиационной промышленности. Участники консорциума "Новые технологии для магниевых сплавов", в рамках которого велась разработка материала, направили заявку на получение патента.

Как рассказали в Тольяттинском государственном университете (ТГУ), температура воспламенения нового магниевого литейного сплава выше на 200 °C, чем у лучших образцов подобных сплавов. Разработанный материал способен увеличить эксплуатационную безопасность летательных аппаратов, в конструкциях которых магниевые сплавы используются для снижения веса.

 

Дело в консорциуме

Консорциум "Новые технологии для магниевых сплавов" был создан в конце декабря 2020 года по инициативе ТГУ. В него вошли Институт проблем сверхпластичности металлов РАН (Уфа), Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (Томск), Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва, Самарский государственный медицинский университет (СамГМУ), а также ООО "Соликамский опытно-металлургический завод" (ООО "СОМЗ") - в качестве индустриального партнера (предприятия, которое производит товары и услуги за счет собственных ресурсов - прим. ТАСС).

Формат консорциума, объясняют в ТГУ, позволяет создать гибкую научно-технологическую цепочку по разработке и изготовлению инновационных изделий. В данном случае речь идет о быстром выводе на рынок изделий из магниевых сплавов, которые могут быть использованы в медицине, машиностроении и аэрокосмической отрасли.

 

Двуликий магний

Магний считается одним из самых легких металлов. Именно поэтому сплавы на его основе востребованы в машиностроении, авиации и космонавтике - их используют для снижения веса изделия. При этом сплав должен быть прочным, пластичным, пожаробезопасным, а также устойчивым к коррозии, износам и температуре.

Магний - материал биосовместимый: он встраивается в организм человека и не вызывает серьезных побочных явлений. А еще он биорезорбируемый, то есть способен растворяться в живом организме. Такие свойства магния открывают широкие возможности для изготовления из него биорезорбируемых медицинских конструкций.

Изделия из биорезорбируемого магния для стоматологии. Артём Чернявский, Тольяттинский государственный университет
Изделия из биорезорбируемого магния для стоматологии.

© Артём Чернявский, Тольяттинский государственный университет

 

Компетенции имеют значение

Чтобы в полной мере использовать преимущества магния и создать на его основе сплавы, которые бы обладали заданными свойствами, необходимы компетенции, технологии и производственные возможности. При этом разработка, тестирование материала и получение из него изделий должны проходить в сжатые сроки - такие условия диктует серьезная конкуренция на международном рынке.

Ответом на эти вызовы и стало создание консорциума "Новые технологии для магниевых сплавов", который сконцентрировал все необходимые научно-технологические компетенции в едином исполнительном пространстве.

Так, в ТГУ с магнием работают три научные группы. С 2005 года ведутся исследования для повышения коррозионной стойкости, тепло- и износостойкости поверхности изделий, в том числе из магниевых сплавов. С 2019 года разрабатываются способы получения пеномагния - высокопрочного пористого материала из магния и его сплавов, который лучше гасит энергию удара при столкновении и механические колебания, - благодаря этому он может быть использован в автомобилестроении и аэрокосмической промышленности. Также в ТГУ есть компетенции в области сварки изделий из магния, что может быть востребовано для разработки технологии 3D-печати.

 

"Преимущество консорциумов в том, что они позволяют объединять усилия и достигать общих результатов, которых не достичь поодиночке. Мы - медицинский вуз. ТГУ создает, мы тестируем образцы", - рассказывает ректор Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва Николай Пятаев.

Вуз в рамках консорциума будет заниматься доклиническими испытаниями магниевых сплавов для определения скорости их резорбции, то есть рассасывания, в различных условиях применения.

По словам главного внештатного специалиста по челюстно-лицевой хирургии Минздрава Самарской области, заведующего кафедрой и клиникой челюстно-лицевой хирургии и стоматологии СамГМУ, профессора Ивана Байрикова, необходимость в новых научных данных о магниевых сплавах крайне высока.

"Я, конечно, надеюсь на то, что мы сумеем использовать магниевые сплавы не только в челюстно-лицевой травматологии, но и в других разделах медицины, - поясняет Байриков. - Например, для создания биоинженерных конструкций необходим материал со сквозной пористостью, пустоты которого будут заполняться либо стволовыми клетками, либо аутокостью (фрагментами собственной кости пациента - прим. ТАСС). По мере того как магниевый сплав во введенном в организм имплантате станет растворяться, костный материал будет консолидироваться, сращиваться и восстанавливать поврежденную кость. Это важно при опухолевых процессах и реконструктивных операциях на костях".

Поскольку СамГМУ имеет большой опыт подготовки разрешительной документации для допуска изделий к применению в медицинских целях, он в рамках консорциума отвечает за клинические испытания и разработку методик лечения с использованием магниевых имплантатов.

 

Позиции на мировом рынке

По мнению экспертов, позиции России на мировом рынке магниевых технологий пока уступают ряду стран.

"Созданный консорциум поможет вывести развитие магниевых технологий в России на новый, более качественный уровень, улучшить позиции нашей страны на мировом рынке в этом направлении", - уверен директор Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (ИФПМ СО РАН) Евгений Колубаев.

У института есть необходимые компетенции для использования пожаробезопасной технологии 3D-печати продукции из магниевых сплавов. "Магний - материал сложный, легко воспламеняется, работать с ним непросто. Тем не менее он весьма перспективен. Наш электронно-лучевой 3D-принтер лучше всего подходит для создания изделий из магниевых сплавов", - отмечает Колубаев.

В ТГУ с 2012 года изучают механизмы деформации и разрушения перспективных магниевых сплавов. Благодаря накопленному опыту на базе лаборатории "Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы" была разработана линейка магниевых сплавов, создана технология одновременного повышения их пластичности, прочностных и усталостных свойств.

"Сегодня мировые лидеры по магниевой тематике - это Китай, США, Япония, Австралия и другие страны. Бурный рост интереса к магнию произошел в начале 2000-х годов, ТГУ подключился позже, но благодаря плотной международной кооперации с университетами Сеула, Праги и Кумамото мы смогли достаточно быстро ликвидировать существенное отставание от мирового уровня, а в некоторых направлениях, например в применении в медицине и пожаробезопасности, даже превзойти конкурентов", - рассказывает директор Научно-исследовательского института прогрессивных технологий ТГУ Дмитрий Мерсон. По его словам, между Центром исследования магния Университета Кумамото в Японии и Тольяттинским госуниверситетом подписан меморандум о сотрудничестве, который в 2020 году был продлен на пять лет.

Дмитрий Мерсон, директор Научно-исследовательского института прогрессивных технологий ТГУ. Артём Чернявский, Тольяттинский государственный университет
Дмитрий Мерсон, директор Научно-исследовательского института прогрессивных технологий ТГУ.

© Артём Чернявский, Тольяттинский государственный университет

 

Производство и инвестиции

Индустриальный партнер и член консорциума ООО "Соликамский опытно-металлургический завод" будет заниматься выплавкой новых магниевых сплавов высокой чистоты. Для этого у завода есть специальное оборудование, а главное - большой опыт.

"В советские времена мы были в авангарде магниевых технологий, а сейчас Россия очень сильно отстала от зарубежных стран. Компании, институты, которые в этом направлении работают, хотят создать какой-то новый продукт, технологию. Наш завод - производитель сплавов, нам важно быть в курсе всего, что делается в стране по магниевой тематике, и всячески этому содействовать. Что касается ученых ТГУ, мы считаем, что они работают на перспективу, и я верю, что в консорциуме у нас будут хорошие результаты", - говорит директор ООО "СОМЗ" Иван Иртегов.

Необходимые инвестиции для коммерциализации разработок консорциума "Новые технологии для магниевых сплавов" оцениваются в 360 млн рублей. Первые продажи изделий запланированы на 2023 год.

Источник

 

Другие материалы:

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи или пресс-релизы
со ссылками и изображениями. info@additiv-tech.ru