Российские ученые создали сверхпрочную сталь для ядерной энергетики и космоса

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали метод, который повышает устойчивость мартенситностареющих сталей к образованию трещин. Эти материалы находят широкое применение в аэрокосмической отрасли, ядерной энергетике и других ответственных сферах благодаря своей прочности и пластичности.

Мартенситностареющие стали обладают уникальными свойствами благодаря своей особой структуре — мартенситу, формирующемуся в процессе термической обработки. Этот процесс включает закалку (нагрев до 800–950 градусов с последующим быстрым охлаждением) и старение (нагрев до 450–550 градусов с выдержкой). В ходе старения в материале образуются наноразмерные выделения, такие как никель-титан или никель-алюминий, которые усиливают сталь. Однако ключевым фактором для повышения трещиностойкости является размер этих частиц.

Исследователи изучили российскую сталь 03Х11Н10М2Т (ЭП-678), используемую в авиастроении, производстве турбин и других высоконагруженных компонентах. Образцы закаливались при температурах от 920 до 1200 градусов и подвергались старению при 300–560 градусов.

Эксперименты показали, что при более высокой температуре закалки (1200 градусов) и крупнозернистой структуре скорость роста трещин уменьшается в три раза по сравнению с мелкозернистой сталью, закаленной при 920 градусах.

— Обычно считается, что чем мельче структура, тем выше трещиностойкость. Но наши эксперименты доказали обратное: укрупнение зерен повышает устойчивость к разрушению, особенно при низких нагрузках, — приводит слова заведующего кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ Юрия Симонова «Газета.ру».

Результаты данного исследования позволят оптимизировать режимы термической обработки сталей для повышения их долговечности, что особенно важно для отраслей, где надежность материалов критична, таких как аэрокосмическая, нефтегазовая и машиностроительная промышленность.

В свою очередь, в стране продолжают поддерживать разработки ученых. Так, мэр Москвы Сергей Собянин принял решение об увеличении суммы денежной премии молодым исследователям столицы до четырех миллионов рублей.