Силумінові зірки

Металургійне ноу-хау — алюмінієві сплави з абсолютно новими властивостями — виявилося, є справою жіночих думок і рук.

Що б не робилося сьогодні суперпередового в галузях «нано-біо-мікро», а все-таки без металів наше життя ­уявити важко. Чому ж українські «форбсмени» не цікавляться новими металургійними технологіями, особливо різноманітними сплавами, яких величезна кількість і стає дедалі більше? Адже чим далі летять продукти людської праці в космос, осягаючи  таємниці матерії, чим більше заглиб­люються в океани та надра, тим важливішим стає пошук і створення нових металевих «комбінацій», а також модернізація добре ­відомих.

Метали в усій красі

У жовтні найстаріший факультет матеріалознавства та обробки металів Національної металургійної академії України (м. Дніпропетровськ), колишній технологічний, відзначає 80-річчя. Кращий — говорю як його найвідданіший випускник — факультет ДМетІ-НМетАУ знаний науковими школами та вихованцями. Це академіки Чекмарьов, Стародубов, Таран, Ємельяненко, Бунін, Герої Соціалістичної Праці та Герої України, лауреати різноманітних премій, директори підприємств та міністри. Славні справи цього науково-освітнього центру продовжують молоді й чарівні вчені, лауреати Президентської премії-2010, кандидати технічних наук Тетяна Аюпова та Ольга Носко.

— Ваша славетна кафедра завжди була відома видатними науковими досягненнями в дослідженні чорних металів та їхніх сплавів. Навіть відкриття зробили, створивши нові воднево-армовані сплави — газари. Ще придумали білі чавуни для прокатки, нові сплави для міцного будівництва, залізниць та ОПК. Чому ви вирішили зайнятися дещо іншим для кафедри напрямом — кольоровими металами, білими силумінами?

Ольга Носко: — Відповідь, як на мене, очевидна. Наші галузі — із виробництва металів і суміжно-похідна машинобудівна — стали в ХХІ столітті перед новими проб­лемами якості та конкурентоспроможності готової продукції на внутрішньому, європейському, американському та азіатському ринках сучасних конструкційних і функціональних матеріалів. Своєчасне та ефективне їхнє розв’язання має величезне значення для внутрішнього ринку країни. Ну а хто його пропонуватиме, як не ми, металознавці! Тим більше з досвідом, який має наша кафедра імені видатного дослідника металів академіка Юрія Тарана-Жовніра.

Тетяна Аюпова: — Силуміни — сплави «летючого металу» алюмінію із кремнієм та іншими легувальними домішками — сьогодні є найпоширенішими ливарними сплавами. Однак вони майже не піддаються обробці тиском. У процесі роботи­ над кандидатською дисертацією,  у результаті багатьох експериментів мені вдалося одержати нову металеву композицію із силуміну АК7ч і стронцію зі скандієм, яку можна було прокатати, а отже, активно використовувати в промисловості. Зауважу, що мікролегування відомого багато років силуміну АК7ч комплексом оптимального складу Sr+Sc приводить до підвищення твердості сплаву в 1,8 раза (з 41HV до 72HV), меж плинності — у 2,5 раза (з 71МПа до 176МПа) і межі міцності — у 1,7 раза (із 244МПа до 368МПа). Так уперше у світі методом прокатки одержали силумінову плиту товщиною 2,4 міліметра із заготівки з максимальною товщиною 11 міліметрів. І це дозволяє не тільки використовувати традиційний ливарний сплав для виливання виробів та деталей, а й одержувати їх за технологіями обробки металів тиском (ОМТ).

Нова евтектика

— Ваші дослідження та їхнє практичне впровадження дозволяють одержувати вже відомі деталі,­ як то кажуть, не тільки литтям, а й катанням?

Тетяна Аюпова: — Звичайно! Одержання модифікованих та армованих сплавів такого типу дозволяє розширити можливості їхнього застосування в індустрії. Один із кращих способів розв’язання проблеми гарантованого підвищення якості виливків за одночасного зниження енергоматеріальних витрат на їхнє виготовлення — застосування зовнішніх впливів на рідкий метал і твердіючий на всіх етапах формування структури та властивостей литих виробів. Цілеспрямоване управління структурою та властивостями промислових евтектичних сплавів дозволяє ефективно використовувати їх для виготовлення зносостійких деталей — таких як поршні ДВЗ малої та середньої потужності, деталей авіадвигунів, метало­обробного інструменту, а також електронно-променевих і газорозрядних пристроїв електронної техніки. Цими НДР, до речі, успішно займаються наші колеги й співлауреати із НТУ КПІ.

Ольга Носко: — У результаті наших теоретичних досліджень міжатомної взаємодії та глибокого вивчення процесу структуроутворення ми одержали нові металеві матеріали: модифікований доевтектичний силумін марки АК7ч, який можна піддавати деформації; модифікований подібний сплав типу АК18 із низьким коефіцієнтом лінійного розширення та поліпшеним комплексом мехвластивостей. І потенційні можливості їх промислового використання дуже великі. Тим більше, що до вже відомого металоматеріалу ми можемо застосувати не тільки відомі техпроцеси, а й нові — саме для цих конкретних сплавів і виробів із них.

Вивчено, запатентовано. Упроваджено?

— Ваша наукова плідність вражає: на двох, персонально й разом із колегами, у тому числі зі студентами, 2010 року ви опуб­лікували 42 статті у віт­чизняних наукових виданнях, 21 — у закордонних, взяли активну участь у виданні української і закордонної металознавчих монографій. Плюс до цього маєте 4 патенти України. Коли і як вдається так багато вчити, досліджувати, публікувати?

Тетяна Аюпова: — Мої батьки (батько — завідувач­ кафедри стандартизації НМетАУ, професор А. Дол­жанський. — Авт.), учителі в школі, а потім уже викладачі Академії, навчили вчитися й працювати. Потім звикла (сміється). А ще мені дуже пощастило з науковим керівником — чудовим ученим, чудовою людиною, завідувачем нашої кафедри, професором Валентиною Куцовою. Коли вона читала в нас лекції, вела лабораторні, мене підкорили її енергія та оптимізм. Навіть зараз, якщо виникають якісь проблеми, намагаюся дивитися на них її очима. І, знаєте, вони розв’язуються набагато швидше. Валентина Зіновіївна прищепила мені щиру любов до металургії. За її порадою я стала аспіранткою, узялася за розробку деформованого силуміну — сплаву з абсолютно новими властивостями. Це справжнє ноу-хау в металургії. Але я не змогла б досягти результату без колективу нашої кафедри. І, звичайно ж, без моєї колеги та подруги Ольги Носко. Зараз читаю лекції з курсів «Стандартизація та метрологія»,  «Фракто­­графія», «Матеріалознавство». У науковій роботі та експериментах мені допомагають уже п’ятеро моїх студентів (спільно надрукували кілька статей).

Ольга Носко: — Щоб не зупинятися в науці, треба весь час учитися самому та вчити інших. Говорять же: якщо тобі із заздрістю дивляться в спину — ти попереду! У мене зараз шість дипломників, молодих і розумних. Веду курси лекцій (уперше в історії кафедри): «Металознавство кольорових металів і сплавів», «Леговані та спеціальні сталі»,­ «Рідкісноземельні та коштовні метали». Тож роботи вистачає, причому цікавої.

— Лекції, статті, патенти, монографії — усе це чудово. Але часто вони перетворюються на макулатуру або незатребувані сайти в Мережі. Що ж із впровадженням ваших інновацій?

Тетяна Аюпова: — А кому зараз легко їх упроваджувати, якщо металургія низького переділу себе майже вичерпала (однак валюту в засіки країни й кишені олігархів усе-таки приносить)? Із конкретним упровадженням усе ще важко, хоча нашими сплавами зацікавилися і «Південмаш», і «Мотор Січ». Так, ці матеріали поки що недешеві, але високотехнологічні й можуть дати економічний ефект за їх широкого використання до 1000 доларів за тонну. І не все нове обов’язково має бути відразу ж дешевше за старе — реальну вигоду можна мати тільки в разі поширення нових металоматеріалів у індустрії. Особливо в передових галузях — ракетній техніці, авіабудуванні, де наші науково-технічні заділи великі та інноваційні.

Довідка «УТГ»

Силуміни — одні з найважливіших алюмінієвих ливарних сплавів, що мають найкращі ливарні властивості. Їх використовують у різних галузях промисловості. Найпоширеніші сплави Аl—Si, Al—Si—Mg (АК12, АК9ч, АК9пч, АК7ч, АК7пч, АК8л, АК9, АК7), вони відрізняються добрими технологічними властивостями. У подвійних (Al—Si) силумінах зі збільшенням вмісту кремнію знижується пластичність і підвищується міцність. Сплави стійкі до корозії у вологій атмосфері й морській воді, більш міцні й зносостійкі в порівнянні з алюмінієм, але надзвичайно крихкі. Застосовуються для лиття деталей ДВЗ і в авіабудуванні.

Евтектика — структура, яка складається з певного сполучення двох (або більше) твердих фаз, що одночасно кристалізувалися з рідкого сплаву. Евтектика в сплавах являє собою тонку суміш твердих речовин, що починають кристалізуватися одночасно з розплавів за температури менше температури плавлення окремих компонентів або будь-яких інших їхніх сумішей.

Тетяна Аюпова

Закінчила НМетАУ 1999 року. Після аспірантури, з 2007-го — асистент, з 2010 року — доцент кафедри матеріалознавства. У 2009-му захистила дисертацію на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук.

Ольга Носко

У 1994 році вступила й 1999-го з відзнакою закінчила Академію за фахом «Металознавство, обладнання та технологія термообробки металів». Із 1999 по 2002 рік училася в аспірантурі на кафедрі металознавства, тут же з 2002 по 2004-й працювала молодшим науковим співробітником. Із 2004 року викладає на цій же кафедрі. У 2006-му здобула кандидатський ступінь у галузі металознавства й термообробки металів. Видала понад 50 наукових праць і 2 навчальні посібники , а також 2 монографії в співавторстві. Зараз — доцент ­кафедри.

Із відгуку про наукову працю Аюпової і Носко

Професор Іліє Мамузич, Хорватське металургійне товариство (Загреб):

«Молоді володарі премії Президента України розвинули теорію оригінального евтектичного перетворення, розробили та впровадили у виробництво інноваційні процеси цілеспрямованого управління структурою та властивостями промислових евтектичних сплавів, які зможуть забезпечити їхню високу конкурентоспроможність на дуже жорсткому ринку конструкційних і функціональних матеріалів сучасного машинобудування».