Металл как основа для сотрудничества

Ученые Самарского университета подписали ряд соглашений о сотрудничестве с вузами и промышленными предприятиями Китайской Народной Республики.

В поездке участвовали ученые кафедры обработки металлов давлением под руководством академика РАН Федора Гречникова. Представителей самарской науки радушно встретили в Бейханском университете (до недавнего времени — Пекинский университет авиации и космонавтики), Пекинском исследовательском институте технологий механической обработки и электротехники (BRIMET).

Также самарские ученые посетили ряд производственных площадок: они осмотрели лаборатории Института производственных технологий Китайской авиационной промышленной корпорации (Пекин) и технологической компании Минлида Гуандун (Дунгуань), завод прессового оборудования Тяньцзинь (Тяньдуань), авиационный завод Чэнду (Китайская авиационная промышленная корпорация, Чэнду).

"Визит стал продолжением сотрудничества, которое началось два года назад, — отметил Федор Гречников. — Тогда в Самару приехала делегация из Пекинского университета авиации и космонавтики (ПАКУ). К нам китайские коллеги попали благодаря нашему сотрудничеству с профессором Сергеем Александровым из Института проблем механики имени А.Ю. Ишлинского РАН (Москва). Мы рассказали о своих научных направлениях, они заинтересовались".

Спустя год заведующий научной лабораторией Бейханского университета профессор Ланг выступил в Самаре на Первом международном конгрессе "Процессы пластического деформирования авиакосмических материалов. Наука, технология, производство (Металлдеформ-2017)", он также посетил лаборатории кафедры обработки металлов давлением. Сотрудничество развернулось в сторону работы над созданием технологий обработки металл-полимерных композиционных материалов. Научные коллективы обоих вузов выиграли российско-китайский грант РФФИ по этой теме.

"Такие материалы применяются в авиастроении в формате сэндвичпанелей: листы алюминия склеиваются с полимером, получается новый материал, который объединяет свойства металла и полимера. Их использовать в авиастроении легче, чем исключительно композиционный материал", — отметил Гречников.

В ходе октябрьской поездки самарские ученые подписали ряд соглашений о сотрудничестве, которые предполагают как организацию студенческих обменов, разработку совместных образовательных программ, научные стажировки, так и проведение совместных научноисследовательских работ, в том числе в интересах промышленных предприятий КНР, подготовку заявок на участие в конкурсах грантов.

Например, на факультете машиностроения и автоматизации Бейханского университета самарским коллегам продемонстрировали лаборатории факультета, а затем стороны обсудили перспективы создания совместной лаборатории.

С Пекинским исследовательским институтом технологий механической обработки и электротехники (BRIMET) долгое время взаимодействовал профессор Самарского университета Владимир Глущенков. В Самаре разрабатывались установки магнитно-импульсной обработки металлов. В ходе визита стороны обсудили расширение направлений сотрудничества.

"Это был очень значимый для нас визит, — говорит Федор Гречников. — Сейчас китайская сторона готовит предложения по совместным научным исследованиям".

Китайские коллеги узнали о ряде направлений, по которым ведутся исследования в Самарском университете: разработка новых материалов с заданной кристаллографией структуры для производства аэрокосмической техники, технология обтяжки обшивок летательных аппаратов, формообразование тонкостенных усеченных оболочек конической формы, магнитно-импульсная штамповка различных деталей, литье с воздействием магнитно-импульсных полей для улучшения микроструктуры материалов, гибридные технологии.

Завод прессового оборудования Тяньцзинь оказался интересным как с точки зрения продукции, которую уже сейчас выпускает, так и с прицелом на будущее — с целью совместной разработки и выпуска специализированных комплексов под гибридные и комбинированные технологии, сочетающие традиционное формообразование на прессах с одновременной/последовательной магнитно-импульсной обработкой с применением самарских установок.

"В цехах стоят огромные прессы, готовые к отгрузке заказчику — они на 5-10 тысяч тонн усилия и очень разнообразные, — говорит участник поездки, доцент кафедры обработки металлов давлением Ярослав Ерисов. — Каждый пресс сделан под конкретного заказчика: помимо традиционных гидравлических прессов изготавливаются прессы для изометрической и гидроштамповки, обтяжные прессы". Конструкторы завода заинтересовались созданием более универсального и компактного оборудования, что возможно благодаря технологиям магнитно-импульсного деформирования материалов. Комплексы под гибридные и комбинированные технологии позволят сократить парк штамповой оснастки и оборудования.

"В настоящее время прессы вытесняются оборудованием для 3Д-печати, технологиями, основанными на других физических принципах. Однако за счет аддитивных технологий не вырастишь обшивку крыла 20 метров длиной, — поясняет Федор Гречников. — Самарские специалисты предложили китайцам более рациональную схему обтяжного пресса. Пока такие огромные машины остаются единственной возможностью создавать детали для обшивки самолетов".

Авиационный завод Чэнду проявил интерес к созданию новых материалов с заданной кристаллографией структуры, обеспечивающей повышение технологических параметров формообразования элементов авиационной техники и их эксплуатационных характеристик.

Также самарские ученые приняли участие в конференции — международном форуме по перспективным производственным технологиям и оборудованию, организованном Авиационным заводом Чэнду, который собрал ведущих ученых из Великобритании, США, Германии, Швеции и других стран. Федор Гречников выступил экспертом и приглашенным докладчиком на пленарном заседании. Его доклад о научных основах производства листовых материалов с заданной кристаллографией структуры для аэрокосмической техники вызвал большой интерес у участников форума и бурную дискуссию о практике применения данного подхода.

В декабре кафедра обработки металлов давлением ждет коллег из Китая с ответным визитом.

 

Комментарий 

Федор Гречников: "Нас ждут новые материалы"

— С точки зрения авиации и космонавтики, основной критерий в выборе материалов — весовой, они должны быть легкими и прочными. Чем легче машина, тем меньше и расход топлива, грузоподъемность больше, ресурс эксплуатации больше.

Да, ближайшая перспектива в этом направлении — перевод материалов для авиации и космонавтики на алюминий-литиевые, алюминий-магний-скандиевые сплавы — те материалы, которые дают повышение удельной прочности. Авиаторы рассматривают и композиционные, а также слоистые материалы (алюминий, органическое вещество с наполнителем и снова алюминий). Углепластики тоже имеют перспективу, но они пока чрезвычайно дорогие, хотя в весовом отношении не сильно выигрывают перед алюминием. Все перечисленное — ближайшие перспективы. Мы почти сто лет вокруг алюминия "крутимся".

На кафедре обработки металлов давлением Самарского университета ученые занимаются управлением кристаллографией и структурой материала, чтобы прогнозировать его технологические и эксплуатационные свойства. Задача — "правильно" расположить кристаллы методом прокатки, термообработки.

Считаю, что нас ожидает революционный скачок. В будущем, по-видимому, надо будет создавать не привычные — природные кристаллические решетки, а идти от детали, от условий ее нагружения, создавать такие решетки, которые удовлетворяли бы совершенно новым требованиям. Нужно создавать новые материалы — не алюминиевые, не магниевые, не литиевые, а... "гермафродиты". Но сначала надо понять, какая нужна кристаллическая решетка, а потом уже сложить ее из атомов.

Сегодня несколько научных коллективов Самарского университета работают в этом направлении. Так, под руководством профессора Владислава Блатова теоретически предсказываются кластеры веществ, не существующих в природе. Наши коллеги из Технического университета Клаусталя (Германия) под руководством профессора Хайнца Палковски разработали программное обеспечение, учитывающее некоторые параметры строения материала в процессах обработки. А особая роль кафедры обработки металлов давлением заключается в том, чтобы объединить данные исследования и воплотить их в металле, в конкретной технологии.

Алюминий хорошо послужил, пора появиться новым технологиям, новым подходам.