Титан для газотурбинных двигателей станет прочнее благодаря российским ученым

Титан благодаря своей прочности и высокой коррозионной стойкости успешно завоевал передовые позиции в высокотехнологичных отраслях — в производстве военной техники, медицине, авиа- и ракетостроении. Тем не менее повышение предела выносливости остается актуальной задачей при разработке и производстве высоконагруженных деталей газотурбинных двигателей, таких как лопатки и диски компрессора, которые испытывают значительные растягивающие нагрузки при повышенных температурах во время работы. Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Уфимского университета науки и технологий изучили свойства упрочненного титанового сплава ВТ6 (Ti-6Al-4V) с ультрамелким зерном при рабочей температуре в 350 градусов Цельсия и его способность выдерживать циклические нагрузки без разрушения материала. Новые данные, полученные в ходе анализа материала, позволят производить более качественные титановые дентальные импланты и детали для высокотехнологичных отраслей промышленности, в том числе для авиационных газотурбинных двигателей.

Исследование опубликовано в журнале «Metals» 2023 года. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проекта № ФСНМ-2020—0027. Один из авторов получил поддержку Европейского исследовательского совета в рамках грантового соглашения № 267464-SPDMETALS. Анализ усталостного поведения сплава при рабочей температуре был выполнен за счет гранта в области науки из бюджета Республики Башкортостан для государственной поддержки молодых ученых.

Известно, что компоненты авиационных двигателей испытывают сложные нагрузки. Например, типичная схема нагружения лопаток или дисков газотурбинного двигателя состоит из низкочастотных и высокоамплитудных напряжений с периодически резонирующими высокочастотными нагрузками. Все это приводит к повреждению материала деталей вплоть до образования трещин.

— В данной работе мы провели усталостные испытания образцов сплава ВТ6, упрочненного методом интенсивной пластической деформации и состоящего из титана, алюминия и ванадия при температуре 350 градусов Цельсия. После циклических испытаний — стандартной закалки с последующим отжигом с помощью растровой и просвечивающей электронной микроскопии были проанализированы микроструктура материала образцов и ее изменения, — рассказывает декан механико-технологического факультета ПНИПУ, профессор кафедры инновационных технологий машиностроения, доктор технических наук Михаил Песин.

Эксперимент подтвердил термостабильность ультрамелкой структуры титанового сплава. Материал продемонстрировал повышенную прочность и усталостную долговечность при рабочей температуре. Соответственно, он может быть рекомендован для использования в высокотехнологичных отраслях — в производстве военной техники, медицине, авиа- и ракетостроении.

Информация предоставлена пресс-службой ПНИПУ

Источник фото: ria.ru

Источник: scientificrussia.ru