Силуминовые звезды
Металлургическое ноу-хау — алюминиевые сплавы с абсолютно новыми свойствами — оказалось делом женских мыслей и рук.
Что бы ни делалось сегодня суперпередового в отраслях «нано-био-микро», а все же без металлов наша жизнь немыслима. Отчего же украинские «форбсмэны» не проявляют интереса к новым металлургическим технологиям, особенно разнообразным сплавам, коих число огромно и все увеличивается? Ведь чем дальше улетают продукты трудов человеческих в дальний космос, проникают в тайны материи, глубины океанов и недр, тем важнее становится поиск и создание новых металлических «комбинаций», а также модернизация хорошо известных.
Металлы во всем блеске
В октябре старейший факультет материаловедения и обработки металлов Национальной металлургической академии Украины (г. Днепропетровск), бывший технологический, отмечает 80-летие. Лучший (говорю как его преданнейший выпускник) факультет ДМетИ–НМетАУ славен научными школами и воспитанниками. Это академики Чекмарев, Стародубов, Таран, Емельяненко, Бунин, Герои Социалистического Труда и Украины, лауреаты разнообразных премий, директора предприятий и министры. Славные дела этого научно-образовательного центра продолжают молодые и красивые ученые, лауреаты Президентской премии-2010, кандидаты технических наук Татьяна Аюпова и Ольга Носко.
— Ваша знаменитая кафедра всегда славилась выдающимися научными достижениями в исследовании черных металлов и их сплавов. Даже открытие сделали, создав новые водородно-армированные сплавы — газары. Еще придумали белые чугуны для прокатки, новые сплавы для прочного строительства, железных дорог и ВПК. Почему вы решили заняться несколько иным для кафедры направлением — цветными металлами, белыми силуминами?
Ольга Носко: Ответ, по-моему, очевиден. Наши отрасли — по производству металлов и смежно-производная машиностроительная — столкнулись в ХХІ веке с новыми проблемами качества и конкурентоспособности готовой продукции на внутреннем, европейском, американском и азиатском рынках современных конструкционных и функциональных материалов. Своевременное и эффективное их решение имеет огромное значение для внутреннего рынка страны. Ну а кто будет его предлагать, как не мы, металловеды! Тем более с опытом, который имеет наша кафедра имени выдающегося исследователя металлов, академика Юрия Тарана-Жовнира.
Татьяна Аюпова: Силумины — сплавы «летающего металла» алюминия с кремнием и прочими легирующими добавками — сегодня являются самыми распространенными литейными сплавами. Однако они почти не поддаются обработке давлением. И вот моя кандидатская диссертация (с учетом очень многих экспериментов) позволила мне получить новую металлическую композицию из силумина АК7ч и стронция со скандием, которую можно было прокатать, а значит, активно использовать в промышленности. Подчеркну, что микролегирование известного много лет силумина АК7ч комплексом оптимального состава Sr+Sc приводит к повышению твердости сплава в 1,8 раза (с 41HV до 72HV), пределов текучести — в 2,5 раза (с 71МПа до 176МПа) и предела прочности — в 1,7 раза (с 244МПа до 368МПа). Так, впервые в мире методом прокатки получили силуминовую плиту толщиной 2,4 миллиметра из заготовки с максимальной толщиной 11 миллиметров. И это позволяет не только использовать традиционный литейный сплав для отливки изделий и деталей, но и получать их по технологиям обработки металлов давлением.
Новая эвтектика
— Ваши исследования и их практическое внедрение позволяют получать уже известные детали, так сказать, не только литьем, но и катаньем?
Татьяна Аюпова: Конечно! Получение модифицированных и армированных сплавов такого типа позволяет расширить возможности их применения в индустрии. Один из лучших способов решения проблемы гарантированного повышения качества отливок при одновременном снижении энергоматериальных затрат на их изготовление — применение внешних воздействий на жидкий и твердеющий металл на всех этапах формирования структуры и свойств литых изделий. Целенаправленное управление структурой и свойствами промышленных эвтектических сплавов позволяет эффективно использовать их для изготовления износостойких деталей — таких как поршни ДВС малой и средней мощности, детали авиадвигателей, металлообрабатывающего инструмента, а также электронно-лучевых и газоразрядных устройств электронной техники. Этими НИР, кстати, успешно занимаются наши коллеги и солауреаты из НТУ «КПИ».
Ольга Носко: В результате наших теоретических исследований межатомного взаимодействия и глубокого изучения процесса структурообразования мы получили новые металлические материалы — модифицированный доэвтектический силумин марки АК7ч, который можно подвергать деформации; модифицированный подобный сплав типа АК18 с низким коэффициентом линейного расширения и улучшенным комплексом мехсвойств. И их потенциальные возможности промышленного использования очень широки. Тем более, что к уже известному металломатериалу мы можем применить не только известные техпроцессы, но и новые — именно для данных конкретных сплавов и изделий из них.
Изучено, запатентовано. Внедрено?
— Ваша научная плодотворность впечатляет: на двоих, персонально и совместно с коллегами, в том числе со студентами, в 2010 году вы опубликовали 42 статьи в отечественных научных изданиях, 21 — в зарубежных, приняли активное участие в издании украинской и зарубежной металловедческих монографий. Плюс к этому имеете 4 патента Украины. Когда и как удается так много учить, исследовать, публиковать?
Татьяна Аюпова: Мои родители (отец — завкафедрой стандартизации НМетАУ, профессор А. Должанский. — Авт.), мои учителя в школе, а потом уже преподаватели академии научили учиться и работать. Потом привыкла (смеется). А еще мне очень повезло с научным руководителем — прекрасным ученым, замечательным человеком, заведующей нашей кафедрой, профессором Валентиной Куцовой. Когда она читала у нас лекции, вела лабораторные, меня покорили ее энергия и оптимизм. Даже сейчас, если возникают какие-то проблемы, стараюсь смотреть на них ее глазами. И, знаете, они решаются гораздо быстрее. Валентина Зиновьевна закрепила во мне истинную любовь к металлургии. По ее совету я стала аспиранткой, взялась за разработку деформируемого силумина — сплава с абсолютно новыми свойствами. Это настоящее ноу-хау в металлургии. Но я не смогла бы разработать его без коллектива нашей кафедры. И, конечно же, без моей коллеги и подруги Ольги Носко. Сейчас читаю лекции по курсам «Стандартизация и метрология», «Фрактография», «Материаловедение». В научных работах и экспериментах мне помогают уже пятеро моих студентов (совместно напечатали несколько статей).
Ольга Носко: Чтобы не останавливаться в науке, нужно все время учиться самому и учить других. Говорят же: если тебе завистливо глядят в спину — значит, ты впереди! У меня сейчас шесть дипломников, молодых толковых ребят. Веду курсы лекций «Металловедение цветных металлов и сплавов», «Легированные и специальные стали», «Редкоземельные и драгметаллы». Так что работы хватает, причем интересной.
— Лекции, статьи, патенты, монографии — все это прекрасно. Но часто они превращаются в макулатуру или в невостребованные сайты в Сети. Что же с внедрением ваших инноваций?
Татьяна Аюпова: А кому сейчас легко их внедрять, если металлургия низкого передела себя почти исчерпала (однако валюту в закрома страны и карманы олигархов все же приносит)? С конкретным внедрением по-прежнему тяжело, хотя нашими сплавами заинтересовались и «Южмаш», и «Мотор Сич». Да, эти материалы пока что недешевы, но высокотехнологичны и могут дать экономический эффект при их широком использовании до 1000 долларов за тонну. И ведь не все новое обязательно должно быть сразу же дешевле старого — реальную выгоду можно получать только при широком распространении новых металломатериалов в индустрии. Особенно в передовых отраслях — ракетной технике, авиастроении, где наши научно-технические заделы велики и инновационны.
Справка «УТГ»
Силумины — одни из важнейших алюминиевых литейных сплавов, обладающие наилучшими литейными свойствами. Их используют в различных отраслях промышленности. Наиболее распространенные сплавы Аl—Si, Al—Si—Mg (АК12, АК9ч, АК9пч, АК7ч, АК7пч, АК8л, АК9, АК7), они отличаются хорошими технологическими свойствами. В двойных (Al—Si) силуминах с увеличением содержания кремния снижается пластичность и повышается прочность. Сплавы устойчивы к коррозии во влажной атмосфере и морской воде, более прочны и износоустойчивы по сравнению с алюминием, но крайне хрупки. Применяются для литья деталей ДВС и в авиастроении.
Эвтектика — структура, состоящая из определенного сочетания двух (или более) твердых фаз, одновременно кристаллизовавшихся из жидкого сплава. Эвтектика в сплавах представляет собой тонкую смесь твердых веществ, начинающих кристаллизоваться одновременно из расплавов при температуре менее температуры плавления отдельных компонентов или любых других их смесей.
Татьяна Аюпова
Окончила НМетАУ в 1999 году. После аспирантуры, с 2007-го — ассистент, с 2010 года — доцент кафедры материаловедения. В 2009-м защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Ольга Носко
В 1994 году поступила и в 1999-м с отличием окончила академию по специальности «металловедение, оборудование и технология термообработки металлов». С 1999 по 2002 год училась в аспирантуре на кафедре металловедения, здесь же с 2002 по 2004-й работала младшим научным сотрудником. С 2004 года преподает на этой же кафедре. В 2006-м получила кандидатскую степень в области металловедения и термообработки металлов. Издала более 50 научных работ и 2 учебных пособия, 2 монографии в соавторстве. Сейчас — доцент кафедры.
Из отзыва о научной работе Аюповой и Носко
Профессор Илие Мамузич, Хорватское металлургическое общество (Загреб):
«Молодые обладатели премии Президента Украины развили теорию оригинального эвтектического превращения, разработали и внедрили в производство инновационные процессы целенаправленного управления структурой и свойствами промышленных эвтектических сплавов, которые смогут обеспечить их высокую конкурентоспособность на очень жестком рынке конструкционных и функциональных материалов современного машиностроения».
