Учёные Московского авиационного института создали технологию обработки титановых сплавов, которая позволяет материалу эффективно поглощать удары, в том числе высокоскоростные, при этом он легче аналогов. Разработка поддержана грантом Российского научного фонда. Секрет в неоднородной, градиентно меняющейся по толщине структуре: лицевая сторона твёрдая и прочная, обратная — мягкая, что не даёт трещинам быстро расти. В отличие от многослойных систем (керамика-сталь-полимер), этот материал монолитный — нет границ раздела и риска расслоения. По задумке разработчиков, такие сплавы могут повысить защищённость автомобилей, авиации и надводного транспорта без утяжеления конструкций. Первые опытные образцы уже испытаны, сейчас учёные работают над удешевлением производства.
В Московском авиационном институте разработали новую технологию обработки титановых сплавов для гражданского транспорта. Главная задача — повысить стойкость к динамическим нагрузкам, то есть к ударам, включая высокоскоростные. При этом материал получается легче традиционных аналогов, что позволяет создавать более лёгкие конструкции.
Над проектом работают специалисты образовательного центра института № 11 «Новые материалы и производственные технологии» МАИ. Идея в том, чтобы создать материал с неоднородной, градиентно изменяющейся по толщине структурой. Как пояснила доцент центра Ольга Гвоздева: «Лицевая сторона материала получает повышенную прочность и твёрдость – именно она «встречает» удар. Обратная сторона, напротив, – низкую прочность и твёрдость, что не позволяет образующимся трещинам быстро расти. Таким образом, монолитный материал обладает комплексом свойств, который традиционно имеют только сэндвич-конструкции из разных материалов».
Ключевой элемент инновации — технология, основанная на обратимом легировании водородом. Учёные создали условия, при которых водород «входит» в заготовку только с одной стороны и «выходит» наружу при обработке в вакууме. Управляя температурой и временем процесса, они могут задавать глубину проникновения водорода и контролировать структурные превращения.
В отличие от многослойных защитных систем (например, керамика-сталь-полимер), где есть границы раздела и риск расслоения, полученный материал монолитный. Это снижает вероятность разрушения по стыкам слоёв и упрощает конструкцию, одновременно обеспечивая высокую стойкость к высокоэнергетическим нагрузкам при меньшей массе.
Разработчики предполагают, что замена традиционных материалов на титановые сплавы с градиентной структурой повысит защищённость автомобилей, авиационного и надводного транспорта, не ухудшая управляемость и грузоподъёмность из-за избыточной массы брони.
На текущий момент получены и успешно испытаны первые опытные образцы. В дальнейшем учёные сосредоточатся на усовершенствовании технологии, в том числе для удешевления производства.
