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 (1500°С — 2500°С) 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 2 450°С, — 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).
Источник информации: Пресс-служба ЦИАМ
