Для развития критически важных отраслей страны, таких как авиа- и машиностроение, космическая промышленность, атомная энергетика, требуются новые материалы с улучшенными функциональными свойствами, а также технологии получения таких материалов. Учёные лаборатории химических технологий Томского государственного университета впервые разработали подходы к получению композиционных материалов Ti-Al (алюминидов титана), легированных редкоземельными металлами – цирконием и неодимом, а также выпустили опытные образцы.
Проект реализуется в рамках стратегического проекта ТГУ «Технологии безопасности» при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
– Получить композиционные материалы Ti-Al-Nd и Ti-Al-Zr с помощью обычных технологий, применяемых в металлургии, крайне сложно, поскольку у компонентов, входящих в состав сплава, разная температура плавления. При попытке их соединения возникают нежелательные эффекты, отрицательно влияющие на качество материала, – объясняет руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории химических технологий ТГУ Наталья Каракчиева. – В рамках нашего проекта для производства сплавов на основе Ti-Al для введения в состав неодима и циркония впервые была применена гидридная технология, разработанная учёными Инновационно-технологического центра СФТИ ТГУ.
Сначала из металлов химики ТГУ получили гидриды (соединения водорода с металлами), затем из этих порошков методом отжига были изготовлены композиционные материалы нужного состава. Учёные отработали технологические параметры, подобрали оптимальное соотношение компонентов металлов, чтобы требуемые функциональные свойства проявились максимально полно. Как отмечают химики, выгодная особенность технологии гидрирования заключается в том, что она не является высокотемпературной, энергоемкой и менее финансово затратная, чем подходы, широко используемые в металлургии.
– Новый подход к получению композиционных металлов с добавками неодима и циркония позволил получить улучшенные характеристики материалов: при малом удельном весе композиционные материалы обладают повышенной прочностью и износостойкостью, – говорит исполнитель проекта, магистрантка ХФ ТГУ, сотрудник лаборатории химических технологий Алина Артёменко. – Изменяя технологические параметры при получении образцов, мы можем варьировать состав материалов, что сказывается на их свойствах. Так, можно получить сплав для изготовления деталей в авиапромышленности, а можно произвести пористый композит, например, состава Ti-Zr, который используют в медицине. В настоящее время мы уже выпустили такие образцы.
– В планах – отработать технологию получения образцов по требованию заказчиков – на прочность, твердость, пористость и другие параметры, – добавляет Наталья Каракчиева. – Работы много, но перспективы для внедрения такой технологии высокие.
Добавим, что разработка, выполненная в рамках стратпроекта «Технологии безопасности» при поддержке программы «Приоритет 2030», может найти применение в самых разных областях – атомной промышленности, авиации, судостроении, космической и ракетной технике, транспортном машиностроении, медицине.