В МАИ разработали инновационную технологию обработки титановых сплавов для защиты самолётов и машин

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

Учёные Московского авиационного института разработали технологию обработки титановых сплавов для повышения их стойкости к динамическим нагрузкам при использовании на гражданском транспорте. Полученные материалы позволяют эффективно поглощать удары, в том числе высокоскоростные. Другой их плюс — меньший вес, чем у аналогов, что даёт возможность создавать более лёгкие конструкции.

Над проектом работают специалисты образовательного центра института № 11 «Новые материалы и производственные технологии» МАИ. Работа поддержана грантом Российского научного фонда. Идея состоит в создании материала с неоднородной, градиентно изменяющейся по толщине структурой.

– Лицевая сторона материала получает повышенную прочность и твёрдость – именно она «встречает» удар. Обратная сторона, напротив, – низкую прочность и твёрдость, что не позволяет образующимся трещинам быстро расти. Таким образом, монолитный материал обладает комплексом свойств, который традиционно имеют только сэндвич-конструкции из разных материалов,  — рассказала доцент образовательного центра института Ольга Гвоздева.

Ключевым элементом инновации стала технология обработки, основанная на обратимом легировании водородом. Учёные МАИ создали условия, при которых водород «входит» в заготовку только с одной стороны и «выходит» наружу при обработке в вакууме. Управляя температурно-временными параметрами процесса, исследователи могут задавать глубину проникновения водорода и контролировать протекание фазовых и структурных превращений, тем самым формируя неоднородную  структуру материала.

В отличие от многослойных защитных систем, например, «керамика-сталь-полимер», в которых существуют границы раздела и риск расслоения, полученный учёными МАИ материал монолитный. Это снижает вероятность разрушения по стыкам слоёв и упрощает конструкцию, одновременно обеспечивая высокую стойкость к высокоэнергетическим нагрузкам при меньшей массе.

Замена традиционных материалов на титановые сплавы с градиентной структурой, по задумке разработчиков, должна повысить защищённость автомобилей, авиа- и надводного транспорта, не ухудшая управляемость и грузоподъёмность за счёт избыточной массы брони.

На данном этапе проекта получены и успешно испытаны первые опытные образцы инновационного материала. В дальнейшем учёные сосредоточатся на усовершенствовании технологии, в том числе для удешевления производства.