Ученые Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов «Прометей» (входит в НИЦ «Курчатовский институт») совершили прорыв, предложив принципиально новый метод изготовления изделий из титановых сплавов, который не только сокращает производственную цепочку, но и кардинально улучшает качество конечного продукта.
Чтобы понять масштаб инновации, необходимо взглянуть на классическую технологию производства изделий из титановых сплавов. Это длинный и ресурсоемкий цикл, состоящий из множества операций. Исходное сырье переплавляется в крупные слитки, затем на месте производства слитки преобразуются в слябы (заготовки прямоугольного сечения). Далее идет прокатка, ковка или штамповка: Эти операции придают заготовке нужную форму и предварительную плотность. После, с помощью термообработки снимается внутреннее напряжение и придаются необходимые механические свойства. Финальный этап, в ходе которого с заготовки снимается значительное количество материала для получения точных геометрических форм.
В качестве эффективной альтернативы ученые «Прометея» разработали и усовершенствовали метод горячего изостатического прессования (ГИП). Суть технологии заключается в одновременном воздействии на металлический порошок высоких температуры и изостатического (всестороннего и равномерного) давления газа-аргона. Этот процесс позволяет сразу, в одной установке, получить готовое или почти готовое изделие с плотностью, близкой к теоретическому пределу. Технологическая цепочка сокращается в разы: вместо многочисленных переделов — одна высокоточная операция.
Сокращение производственного цикла — важное, но не единственное преимущество. Сравнительный анализ показал ряд фундаментальных улучшений в характеристиках материала. Детали, полученные методом ГИП, демонстрируют более высокие показатели прочности, усталостной долговечности и вязкости разрушения по сравнению с традиционными аналогами. Микроструктурные исследования выявили, что компактированный материал имеет однородную, изотропную структуру во всех сечениях образца. Проще говоря, материал ведет себя абсолютно одинаково независимо от направления приложенной нагрузки.