Ученые малого инновационного предприятия «Технологии специальной
металлургии», созданного на базе НИТУ «МИСиС», по заказу ПАО
«ОДК-Сатурн» создали уникальный сплав, совмещающий два
взаимоисключающих свойства: коррозионностойкость и высокую
жаропрочность.
Новый сплав будет использоваться для создания особых газовых
турбин для освоения газовых и нефтяных месторождений шельфа, а также
для энергетической и судостроительной отраслей.
Освоение морского шельфа требует новых наукоемких технологий.
Так, например, для обеспечения энергией промыслового участка по добыче
нефти и газа необходим особый вид электростанций, использующий гибрид
газовой и паровой турбин. Такие агрегаты выдают КПД вдвое больше
обычных (58% вместо 28%). В России таких пока единицы, в то время как
США и Европе уже почти полностью перешли на такие электростанции.
Один из ключевых элементов турбины электростанции – охлаждаемые
рабочие и сопловые лопатки из никелевого сплава. Они должны выдерживать
температуры до +1100 С, а также воздействие агрессивной морской среды,
то есть быть весьма коррозионностойкими.
Два этих свойства противоречат друг другу по химическому составу:
чтобы сделать сплав коррозионностойким, в нем должно быть много хрома.
Однако требуется, чтобы сплав одновременно был и жаропрочным, поэтому
в его составе должны быть такие устойчивые к высоким температурам
элементы, как вольфрам, молибден или рений. При этом хром в высоких
концентрациях снижает жаропрочность. Помимо этого, он вступает с этими
элементами во взаимодействие и, образуя вредные соединения, делает сплав
хрупким. Как соединить два требования-антагониста – непонятно.
За рубежом ученые уже более двадцати лет решают данную проблему.
Создана целая линейка никелевых сплавов нового поколения. В России
по заказу ПАО «ОДК-Сатурн» разработкой технологии выплавки нового
отечественного сплава занялось малое инновационное предприятие на базе
НИТУ «МИСиС» – Научно-технологический центр «Технологии
Специальной Металлургии» по заказу ПАО «ОДК-Сатурн». В результате был
создан уникальный коррозионностойкий сплав, обладающий уровнем
жаропрочности, сопоставимым с авиационными сплавами (температуры 900-
1000 С), и получивший в итоге собственное название СЛЖС-5.
Александр Логунов, главный специалист по материалам и технологиям
ПАО «ОДК-Сатурн», заслуженный изобретатель РФ, доктор технических
наук пояснил:
«Сплав обладает характеристиками жаропрочности,
соответствующими авиационным материалам, что позволяет использовать
его не только в конструкции наземных и морских газотурбинных установок,
но также и в газотурбинных двигателях самолетов-амфибий
и экранопланов».
Испытания, проходившие на площадках ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»
и ОАО «НПО ЦКТИ», показали, что высокожаропрочный
коррозионностойкий сплав СЛЖС5 не уступает по коррозионной стойкости
широко применяемым отечественным сплавам и превосходит по уровню
жаропрочности все существующие аналоги – российские и зарубежные. При
этом он обладает достаточно высоким уровнем пластичности, что является
показателем высокой эксплуатационной надежности.
«Разработанная нашими специалистами уникальная технология
выплавки сплава СЛЖС-5 позволила решить задачу, связанную с введением
всех необходимых и для заданных свойств металла химических элементов.
По сути, это методика точного легирования (обогащения) путем введения
различных компонентов в сплав в определенной последовательности. Чем
точнее легирование — тем стабильнее полученный сплав и его уникальные
свойства, – подчеркнул Александр Михайлов, генерального директора НТЦ
«ТСМ» на базе НИТУ «МИСиС».
Прежде, чем получить такой результат, коллектив провел десятки
научных экспериментов и лабораторных опытов.
По сообщению пресс-службы НИТУ «МИСиС»