Специалисты Центрального института авиационного моторостроения
имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е.
Жуковского») разработали способ создания деталей для авиадвигателей
из высокотемпературных материалов методом 3D-печати.
По сравнению с металлами, эти керамические композиционные
материалы выдерживают экстремально высокие температуры (1500оС –
2500оС) и обладают высокой прочностью. Именно поэтому их рассматривают
в качестве основы создания конструкций в «горячих» частях перспективных
двигателей, например, камеры сгорания и соплового аппарата турбины.
Благодаря свойствам материалов, детали из них не требуют
охлаждения, что позволяет повысить КПД двигателя при одновременном
снижении весогабаритных параметров.
Всесторонние исследования и разработки специалистами ЦИАМ
способов получения изделий из интеркерамоматричных композиционных
материалов на основе карбидов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов
методом 3D-послойного отверждения – важный шаг к созданию
эффективных конструкций для перспективных двигателей. В мире аналогов
подобных технологий нет.
«Разработана уникальная технология получения порошковой
компонентной базы для создания изделий из нового материала, – поясняет
начальник отдела ЦИАМ, руководитель работы Владимир Низовцев. –
Создание конструкций аддитивными методами — очень сложный и
многостадийный процесс. Необходимо рассчитать стехиометрию
(соотношение в материале исходных компонентов, которые определяют его
свойства) порошка, его гранулометрический состав, тип добавок, чтобы
получить более плотную и прочную структуру».
После изготовления на 3D-принтере изделия подвергаются
термодинамической обработке на специальном оборудовании с
программным управлением.
«Настраивается программа повышения температуры – от комнатной до
2 450оС, – поясняет Владимир Низовцев. – Все это происходит
поступательно. Затем для снятия в конструкции термодинамических
напряжений температуру начинают понижать до комнатной. Это тоже
происходит поступательно по специальным программам».
Проведенные исследования прочностных свойств экспериментальных
образцов из интеркерамоматричных композиционных материалов,
изготовленных с применением аддитивных технологий, показали
прочностные характеристики, близкие к тем, которые получены
классическими методами изготовления – прессованием и спеканием.
Изобретенный в ЦИАМ способ изготовления изделий из огнеупорных
материалов 3D-методом запатентован (RU 2699144).
По сообщению пресс-службы ЦИАМ