Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с предприятием «Протон-ПМ», как сообщили в пресс-службе вуза, разработали технологию повышения прочности турбин ракетных двигателей с помощью порошковых металлических материалов.

«Существующие варианты позволяют сделать деталь прочнее либо с помощью технологических приемов, либо изменяя химическую формулу, что влияет на их характеристики. Наше решение помогло стабилизировать механические свойства жаропрочного никелевого сплава за счет ввода модифицирующего состава. Он повышает показатели прочности на 10-20% по сравнению с уровнем, заявленным конструкторами. Вместе с тем химическая формула сплава остается неизменной», — сказал Максим Рожков заместитель главного металлурга АО «Протон-ПМ», магистр ПНИПУ. 

Турбонасосный агрегат составляет «сердце» ракетных и авиационных двигателей, как пояснили в университете. Самые главные детали агрегата изготавливают методом литья из жаропрочных никелевых сплавов, в структуре которых присутствуют соединения металлов с углеродом (карбиды), обеспечивающие прочность деталей при высоких температурах. К выходу из строя всего механизма агрегата может привести разрушение всего одной детали. Совместно с учеными Пермского политеха специалисты АО «Протон-ПМ» предлагают вводить в никелевые сплавы модификатор на основе карбонитридов (порошковых металлических материалов), с целью повышения прочности деталей. 

Согласно словам ученых, модифицированный состав состоит из алюминиевой стружки, титановой губки и мелкодисперсного порошка карбонитрида титана. Специалисты испытали полученный сплав на растяжение при разных температурах, исследовали его ударную вязкость, что представляет собой способность к поглощению механической энергии в процессе деформации. 

«Мы установили, что комплексное модифицирование сплава повысило предел прочности на 10% и ударную вязкость на 30% по сравнению с серийным сплавом. Свойства улучшились за счет равномерного распределения карбидных фаз по всему объему сплава. Такое упрочнение приводит к измельчению кристаллической структуры металла и снижению микропористости, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках деталей и готовых изделий», — отметил Алексей Шумков главный металлург АО «Протон-ПМ». 

Решение пермских ученых уже апробировано в АО «Протон-ПМ», а результаты исследования опубликованы в журнале «Литейное производство» №2 за 2024 год, как отметили в ПНИПУ.  В интегрированную структуру АО «НПО Энергомаш» Госкорпорации «Роскосмос» входит АО «Протон-ПМ». Жидкостные ракетные двигатели производит компания, среди которых и РД-276 для первой ступени ракет-носителей тяжелого класса, «Протон-М» и РД-191 для семейства ракет-носителей «Ангара» разных классов. Координатором программы развития кластера ракетного двигателестроения «Технополис «Новый Звездный» в Перми является это предприятие. В рамках соглашения между правительством Пермского края и Госкорпорацией «Роскосмос» реализуется данный кластер.