У відповідь на сучасні виклики та запити українського суспільства, а також задля забезпечення конкурентоспроможності України у світі, сприяння розвитку національного дослідницького потенціалу й інтеграцію до світового дослідницького простору, МОН проводить конкурси серед науковців з подальшим наданням фінансування на виконання передових фундаментальних досліджень, які передбачають постановку і розв'язання актуальних наукових проблем. "Київський політехнік" продовжує знайомити читачів з проєктами науковців нашого університету, що цього року отримали державне фінансування. Серед них – розробка дослідників НН ІМЗ ім. Є.О.Патона.
📰
Розвиток авіадвигунобудування пов'язаний з вирішенням таких проблем, як підвищення ресурсу та коефіцієнта корисної дії газотурбінних двигунів. Вирішення цих проблем досягається за рахунок методів інженерії поверхні, а саме газотермічного напилення зносо- та ерозійностійких, використання жароміцних, термобар'єрних покриттів, а також різноманітних методів зміцнення поверхні шляхом її модифікації, оптимізації складу порошків, вдосконалення конструкції деталей, що працюють у високотемпературних умовах.
Про велику зацікавленість міжнародної промислової спільноти в широкому використанні технологій газотермічного напилення свідчить створення професійних асоціацій у технічно розвинених країнах. У США – це International Thermal Spray Association (ITSA), яка взаємодіє з American Welding Society (AWS), у Німеччині – Association of Thermal Sprayers (GTS), яка взаємодіє з German Welding Society (DVS), у Японії – Спілка термічного напилення Japan Thermal Spray Society (ITSS). Ці асоціації пропонують інженерам, дослідникам і студентам, які цікавляться проблемами нанесення покриттів, новини промисловості газотермічного напилення, інформацію про компанії, події та продукцію. Завдяки їхній діяльності відбувається обмін досвідом між науковцями та інженерами, з'являються нові стандарти, а також поширюються передові методи виробництва та тестування газотермічних покриттів.
Окрема увага приділяється питанням герметизації турбомашин, які також вирішуються застосуванням технології газотермічного напилення. Герметизація турбомашин є важливою сферою застосування газотермічного напилення. Використання спеціальних ущільнюючих покриттів дозволяє значно зменшити втрати енергії та підвищити ефективність роботи двигунів, що має критичне значення для авіаційної галузі.
Ще на 6-ій Міжнародній конференції "The Future of Gas TurbineTechnology" ("Майбутнє технологій газових турбін") у 2012 році в Брюсселі була представлена оригінальна презентація "Thermallysprayed abradable coating technology for sealing in gas turbines" ("Технологія термічно напилюваного абразивного покриття для герметизації газових турбін"). Було показано, що використання технологій газотермічного напилення здійснило революцію в технології герметизації турбомашин, оскільки стало можливим забезпечення індивідуального підходу до створення порошків для газотермічного напилення ущільнюючих покриттів, що стираються, з можливістю їхнього напилення до заданого діапазону твердості з високим рівнем мікроструктурного контролю.
При створенні ущільнюючих покриттів у корпусі турбіни виникають складності, обумовлені високотемпературними умовами експлуатації й агресивністю продуктів згоряння палива. Баланс між ерозійною стійкістю та стиранністю покриттів змушує знаходити оптимальні рішення, що дозволяють поєднати високу зносостійкість матеріалів з достатньою пластичністю для мінімізації механічних пошкоджень у процесі експлуатації. Ерозійна стійкість та стиранність визначаються міцнісними властивостями матеріалів і є обернено пропорційними величинами, тому створення ефективних ущільнюючих покриттів, що стираються, – одне з найбільш складних і актуальних завдань авіаційного матеріалознавства.
У Навчально-науковому інституті матеріалознавства та зварювання імені Є.О. Патона на кафедрі зварювального виробництва групою викладачів, науковців, аспірантів та студентів уже більше двадцяти років виконуються дослідження в галузі створення газотермічних покриттів за допомого плазмових генераторів (плазмотронів) з використанням композиційних, у тому числі нанорозмірних, порошків.
Опубліковано понад 100 наукових праць, отримано патенти, написано монографії, з якими можна ознайомитись в Науково-технічні бібліотеці КПІ ім. Ігоря Сікорського.
Саме завдяки постійній роботі за цим напрямом, наукова група кафедри зварювального виробництва у співпраці з науковцями кафедри високотемпературних матеріалів та порошкової металургії НН ІМЗ ім. Є.О.Патона та кафедри електронних пристроїв та систем ФЕЛ змогла перемогти у конкурсному відборі фундаментальних і прикладних наукових досліджень МОН України, де розглядалися сотні проєктів. Ця перемога підтверджує актуальність цих досліджень для розвитку авіаційної промисловості.
До основного складу виконавців залучені професор кафедри електронних пристроїв та систем А.Кузьмичєв, лауреат Премії імені Бориса Патона за роботу "Фізико-технічні засади створення керованих нано- і мікроструктур на поверхні твердих тіл"; молодий вчений кафедри високотемпературних матеріалів та порошкової металургії С.Тесля, який має наукові гранти, що фінансувались за загальнодержавними конкурсними відборами, та інші.
На кафедрах, де працюють науковці, задіяні в роботі над проєктом, є все необхідне сучасне обладнання для газотермічного (плазмового) нанесення покриттів, створення модифікованих композиційних порошків з нанорозмірними складовими, сучасні лабораторії мікроструктурного дослідження та механічних випробувань.
Студенти, які навчаються в НН ІМЗ ім. Є.О. Патона, мають усі можливості для набуття практичних навичок роботи з даним обладнанням, а за бажання можуть досягнути наукового ступеня PhD та доктора технічних наук.
Хочу висловити подяку співробітникам Науково-дослідної частини КПІ ім. Ігоря Сікорського. Їхня постійна підтримка, координація та допомога науковим проєктам в університеті сприятиме розвитку та просуванню української науки у міжнародну спільноту. Окремо хочу подякувати співробітникам відділу науково-інноваційного супроводу освітнього процесу за допомогу в оформленні та поданні патентних заявок на винахід.