ИФПМ СО РАН: разработка материалов и изделий для космической техники

В Институте физики прочности и материаловедения СО РАН развиваются важные направления и получен ряд крупных результатов в области создания конструкционных и функциональных материалов и изделий для космической техники. Разработаны научные основы и технологии наноструктурирования поверхностных слоев и нанесения наноструктурных покрытий на детали авиакосмической техники, позволяющие кратно повысить их износостойкость, долговечность и усталостную прочность. Разработан и изготовлен опытно-промышленный образец установки вакуумно-плазменного нанесения наноструктурных терморегулирующих покрытий на детали с небольшими габаритными размерами. Выполнены вакуумные и технологические испытания установки, разработаны опытные режимы вакуумно-плазменного нанесения терморегулирующих наноструктурных покрытий на экспериментальные образцы и опытные партии деталей. Разработанная нанотехнология позволила повысить термоциклическую стойкость теплозащитных покрытий в 3-3,5 раза и расширить температурный интервал их стабильности до 1373 градусов Кельвина.

Совместно с ФГУП «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша», который является головной научной организацией «Роскосмоса» по ракетным двигателям, разработаны уникальные адаптивные («умные») теплозащитные покрытия на сопла ракет. Эти покрытия могут обеспечить значительное увеличение тяговых свойств ракетных двигателей и их многоразовое использование, что открывает новые возможности для развития российской космонавтики.

Разработана опытно-промышленная технология и оборудование нанесения вакуумно-плазменных радиоотражающих покрытий на стекла космических аппаратов, скафандров для защиты от воздействия микроволнового излучения. Для формирования покрытий применен способ импульсного магнетронного распыления вещества мишени на рабочую поверхность образцов в вакууме. Изготовлены магнетронные распылительные системы, разработан технологический метод изготовления композиционных мишеней для магнетронных устройств, используемых в процессе вакуумно-плазменного нанесения покрытий. Изготовлена опытная партия образцов стекол А-120 с радиоотражающим многослойным наноструктурным покрытием для проведения исследований и испытаний. Проводится цикл работ по разработке конструкций и изделий авиационно-космической техники с повышенными характеристиками механической прочности на основе наноструктурных металлов и сплавов. Это связано с тем, что при создании космических аппаратов с повышенными техническими и уменьшенными габаритно-массовыми характеристиками предъявляются очень высокие требования к эксплуатационным и технологическим свойствам применяемых конструкционных материалов. В частности, такие материалы должны иметь в широком диапазоне рабочих температур помимо высоких прочностных характеристик высокие усталостные свойства, износостойкость, а также выдерживать экстремальные условия динамического и повторно-переменного нагружения. Разрабатываемые в ИФПМ СО РАН металлические материалы c ультрамелкозернистой (нано-) структурой и повышенными механическими (прочностными) свойствами позволяют значительно уменьшить габаритные размеры и снизить вес изделий и конструкций, используемых в авиационно-космической технике, при сохранении их надежности и функциональных характеристик.

В.С. ПЛЕШАНОВ,

д.т.н., ученый секретарь ИФПМ СО РАН.