eng
На международном военно-техническом салоне "Армия-2017" в рамках научной программы выставочной компанией "Мир-Экспо" была организована и проведена конференция "Композитные материалы специального назначения". Представители промышленных предприятий и Министерства обороны РФ открыто обсудили возможности применения композитных и нанокомпозитных разработок для ОПК в продукции военного и гражданского назначения.
DOI: 10.22184/1993-8578.2017.77.6.64.65
DOI: 10.22184/1993-8578.2017.77.6.64.65
С докладом о керамо-композитных бронепанелях повышенной степени живучести выступил представитель НПП "АРМОКОМ-ЦЕНТР" (Хотьково) А.Пахомов. Были приведены примеры стойкости отечественных керамо-композитных бронепанелей с высокой степенью живучести (например, грудной панели из карбида бора B4C с подложкой СВМПЭ) в зависимости от размера керамических элементов и места попадания пули, в сравнении с зарубежными аналогами. Разработанные НПП "АРМОКОМ-ЦЕНТР" керамо-композитные бронепанели с высокой степенью живучести изготавливаются из российских материалов: карбида бора B4C, композитных и нанокомпозитных материалов на основе арамидных волокон и прессованных материалов на основе СВМПЭ. В ходе испытаний образца бронепанелей с высокой степенью живучести размером 250 Ч 300 мм при весе 1 м2 38 кг зафиксировано 100%-ное непробитие. Керамо-композитные бронепанели применимы в качестве защитных панелей для бронежилетов и щитов и как элементы для сухопутной военной техники (БТР, БМП, КШМ) и боевых вертолетов.
Выступление С.Милейко из Института физики твердого тела (ИФТТ) РАН (Черноголовка) затрагивало проблемы создания высокотемпературных оксид-молибденовых композитов. Были представлены расчеты удельного расхода топлива в газотурбинных авиадвигателях [1] и сформулированы основные направления научных исследований в сфере разработки и производства высокотемпературных материалов (ВТМ) с обоснованием возможности использования композитов и нанокомпозитов с металлической матрицей. Учитывая, что температура тела рабочей лопатки (например, турбины) характеризует топливную эффективность двигателя, никелевые суперсплавы в последние десятилетия стали одними из приоритетных направлений исследований в сфере ВТМ. Среди ВТМ на металлической основе можно выделить Nb-сплавы, Mo-сплавы и композиты с металлической матрицей (КММ). Согласно проведенным научным исследования по объемному фракционированию интерметаллических фаз, установлена взаимосвязь между микроструктурой и свойствами мелкозернистых M-Mo3SiMo5SiB2-сплавов [2]. Были представлены КММ и угле-титановые композиты для применения в авиатранспорте. Актуальность такого решения подтверждают факты: например, Boeing 787 состоит из углепластика на 50%; Airbus A350 – на 53%; истребитель пятого поколения F-22 Raptor – на 24%.
Оксид-молибденовые композиты и нанокомпозиты, помимо крипостойкости и прочности, обладают трещиностойкостью и сопротивлением к окислению, что делает целесообразным изучение их основных характеристик с разными типами волокон. Например, наиболее крипостойким является трехфазный сплав Mo–Si–B [3]. В докладе были представлены результаты исследования прочности композитов "сапфир-Mo" с волокнами муллит-ZrO2 и YAlO3, трещиностойкости оксид-молибденов "муллит-ZrO2/Mo" и их сопротивления окислению. В частности, обоснована возможность защиты от окисления жаропрочных молибденсодержащих композитов.
Полимерные композитные материалы и наноматериалы и изделия для строительства объектов военной инфраструктуры были представлены в докладе А.Бирюкова и Б.Дудурича из Военного института (ВИ) Военной академии материально-технического обеспечения (ВАМТО). Полимерные композитные материалы (ПКМ) применяются в мировой стройиндустрии свыше 20 лет, в настоящее время около 30% мирового объема ПКМ используется в строительстве – лидерами являются США, Япония, ФРГ и Индия. В России ПКМ применяет Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР). Ограниченность использования ПКМ в нашей стране обусловлена неполнотой законодательной базы, пробелами и внутренними и внешними противоречиями в нормативно-правовых документах (НПД), регулирующих оборот ПКМ.
Основными компонентами ПКМ являются армирующие волокна (стекловолокно, базальтовое волокно и углеволокно) и различные смолы (полимерные связующие). Преимущества ПКМ: жизненный цикл изделия (не менее 100 лет), высокое качество поверхности и товарный внешний вид, близкий к бетону коэффициент теплового расширения, коррозионная и химическая стойкость, низкий удельный вес, стойкость к УФ-излучению, магнитоинертность и радиопрозрачность, низкая теплопроводность и высокая прочность. Вместе с тем, недостатками реактопластов являются их высокая стоимость, нехватка НПД по их применению, низкая прочность на срез и отсутствие фазы текучести перед разрушением.
ПКМ востребованы при возведении сооружений и зданий военной инфраструктуры на значительных расстояниях от крупных населенных пунктов, в частности, на Крайнем Севере, где доставка грузов выполняется преимущественно авиацией. Например, возможно использование ПКМ при возведении искусственных береговых сооружений, объектов береговой инфраструктуры, подводных объектов, пирсов и волноломов, а также мобильных плавучих АЭС. Оболочки ПКМ с бетонным заполнителем и усилителем конструкций углеродными лентами используются при проведении восстановительных работ на транспортных и гидротехнических объектах. Заполняемые бетоном на месте установки ПКМ применимы для быстровозводимых арочных мостов, эстакад и мостовых переходов, а также заборов, ограждений, шумопоглощающих экранов и химостойких покрытий, стоек дорожных знаков, опор освещения с низким уровнем энергопоглощения и опорных конструкций высоковольтных воздушных линий и подстанций. Сравнительные испытания по EN 12767 для стальных и композиционных стоек подтверждают способность продукции из ПКМ поглощать энергию при столкновении с ними транспортных средств. Опоры из ПКМ способны выдерживать ветровые и температурные нагрузки всех категорий климатических зон, их срок службы превышает 50 лет. ПКМ применимы в быстровозводимых каркасных конструкциях, теплоэффективных купольных хранилищах различного назначения, композитной и нанокомпозитной арматуре.
Также на конференции был представлен ряд других докладов, посвященных проблемам разработки композитов и нанокомпозитов специального назначения.
По материалам рассмотренных докладов можно сделать следующие выводы.
Использование отечественных керамо-композитных бронепанелей в защитных панелях для амуниции и воздушного и сухопутного транспорта полиции, Росгвардии и военнослужащих возможно в рамках импортозамещения материалов специального назначения. Целесообразно принятие НПД, упрощающих разработку и производство спецпродукции на предприятиях ОПК.
Перспективные конструкционные материалы КММ являются высокотемпературными системами с балансом триады характеристик "крипостойкость – трещиностойкость – жаростойкость", применимыми, в частности, в высоконагружных элементах конструкций. Разработка коллектива отечественных ученых из ИФТТ РАН в сфере ВТМ опережает зарубежные аналогичные исследования, что делает целесообразным выделение дополнительного финансирования на завершение исследований и коммерциализацию технологии.
ЛИТЕРАТУРА
Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин. – М.: Наука и технологии, 2013.
Kruger M., Jain P., Kumar K.S., Heilmaier M. Correlation between microstructures and properties of fine grained Mo-Mo3Si-Mo5SiB2-alloys // Intermetallics. 2014. Vol. 48. P. 10–18.
Jain P., Kumar K.S. Tensil creep of Mo-Si-B alloys // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. P. 2124–2132.
Выступление С.Милейко из Института физики твердого тела (ИФТТ) РАН (Черноголовка) затрагивало проблемы создания высокотемпературных оксид-молибденовых композитов. Были представлены расчеты удельного расхода топлива в газотурбинных авиадвигателях [1] и сформулированы основные направления научных исследований в сфере разработки и производства высокотемпературных материалов (ВТМ) с обоснованием возможности использования композитов и нанокомпозитов с металлической матрицей. Учитывая, что температура тела рабочей лопатки (например, турбины) характеризует топливную эффективность двигателя, никелевые суперсплавы в последние десятилетия стали одними из приоритетных направлений исследований в сфере ВТМ. Среди ВТМ на металлической основе можно выделить Nb-сплавы, Mo-сплавы и композиты с металлической матрицей (КММ). Согласно проведенным научным исследования по объемному фракционированию интерметаллических фаз, установлена взаимосвязь между микроструктурой и свойствами мелкозернистых M-Mo3SiMo5SiB2-сплавов [2]. Были представлены КММ и угле-титановые композиты для применения в авиатранспорте. Актуальность такого решения подтверждают факты: например, Boeing 787 состоит из углепластика на 50%; Airbus A350 – на 53%; истребитель пятого поколения F-22 Raptor – на 24%.
Оксид-молибденовые композиты и нанокомпозиты, помимо крипостойкости и прочности, обладают трещиностойкостью и сопротивлением к окислению, что делает целесообразным изучение их основных характеристик с разными типами волокон. Например, наиболее крипостойким является трехфазный сплав Mo–Si–B [3]. В докладе были представлены результаты исследования прочности композитов "сапфир-Mo" с волокнами муллит-ZrO2 и YAlO3, трещиностойкости оксид-молибденов "муллит-ZrO2/Mo" и их сопротивления окислению. В частности, обоснована возможность защиты от окисления жаропрочных молибденсодержащих композитов.
Полимерные композитные материалы и наноматериалы и изделия для строительства объектов военной инфраструктуры были представлены в докладе А.Бирюкова и Б.Дудурича из Военного института (ВИ) Военной академии материально-технического обеспечения (ВАМТО). Полимерные композитные материалы (ПКМ) применяются в мировой стройиндустрии свыше 20 лет, в настоящее время около 30% мирового объема ПКМ используется в строительстве – лидерами являются США, Япония, ФРГ и Индия. В России ПКМ применяет Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР). Ограниченность использования ПКМ в нашей стране обусловлена неполнотой законодательной базы, пробелами и внутренними и внешними противоречиями в нормативно-правовых документах (НПД), регулирующих оборот ПКМ.
Основными компонентами ПКМ являются армирующие волокна (стекловолокно, базальтовое волокно и углеволокно) и различные смолы (полимерные связующие). Преимущества ПКМ: жизненный цикл изделия (не менее 100 лет), высокое качество поверхности и товарный внешний вид, близкий к бетону коэффициент теплового расширения, коррозионная и химическая стойкость, низкий удельный вес, стойкость к УФ-излучению, магнитоинертность и радиопрозрачность, низкая теплопроводность и высокая прочность. Вместе с тем, недостатками реактопластов являются их высокая стоимость, нехватка НПД по их применению, низкая прочность на срез и отсутствие фазы текучести перед разрушением.
ПКМ востребованы при возведении сооружений и зданий военной инфраструктуры на значительных расстояниях от крупных населенных пунктов, в частности, на Крайнем Севере, где доставка грузов выполняется преимущественно авиацией. Например, возможно использование ПКМ при возведении искусственных береговых сооружений, объектов береговой инфраструктуры, подводных объектов, пирсов и волноломов, а также мобильных плавучих АЭС. Оболочки ПКМ с бетонным заполнителем и усилителем конструкций углеродными лентами используются при проведении восстановительных работ на транспортных и гидротехнических объектах. Заполняемые бетоном на месте установки ПКМ применимы для быстровозводимых арочных мостов, эстакад и мостовых переходов, а также заборов, ограждений, шумопоглощающих экранов и химостойких покрытий, стоек дорожных знаков, опор освещения с низким уровнем энергопоглощения и опорных конструкций высоковольтных воздушных линий и подстанций. Сравнительные испытания по EN 12767 для стальных и композиционных стоек подтверждают способность продукции из ПКМ поглощать энергию при столкновении с ними транспортных средств. Опоры из ПКМ способны выдерживать ветровые и температурные нагрузки всех категорий климатических зон, их срок службы превышает 50 лет. ПКМ применимы в быстровозводимых каркасных конструкциях, теплоэффективных купольных хранилищах различного назначения, композитной и нанокомпозитной арматуре.
Также на конференции был представлен ряд других докладов, посвященных проблемам разработки композитов и нанокомпозитов специального назначения.
По материалам рассмотренных докладов можно сделать следующие выводы.
Использование отечественных керамо-композитных бронепанелей в защитных панелях для амуниции и воздушного и сухопутного транспорта полиции, Росгвардии и военнослужащих возможно в рамках импортозамещения материалов специального назначения. Целесообразно принятие НПД, упрощающих разработку и производство спецпродукции на предприятиях ОПК.
Перспективные конструкционные материалы КММ являются высокотемпературными системами с балансом триады характеристик "крипостойкость – трещиностойкость – жаростойкость", применимыми, в частности, в высоконагружных элементах конструкций. Разработка коллектива отечественных ученых из ИФТТ РАН в сфере ВТМ опережает зарубежные аналогичные исследования, что делает целесообразным выделение дополнительного финансирования на завершение исследований и коммерциализацию технологии.
ЛИТЕРАТУРА
Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин. – М.: Наука и технологии, 2013.
Kruger M., Jain P., Kumar K.S., Heilmaier M. Correlation between microstructures and properties of fine grained Mo-Mo3Si-Mo5SiB2-alloys // Intermetallics. 2014. Vol. 48. P. 10–18.
Jain P., Kumar K.S. Tensil creep of Mo-Si-B alloys // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. P. 2124–2132.
Отзывы читателей
