Производство компонентов для авиационных двигателей выходит за рамки традиционной металлургии. Одну из таких технологий, напоминающую научный эксперимент по выращиванию кристаллов, применяют на предприятиях Ростеха при создании лопаток для турбин.
Госкорпорация Ростех представила, как на заводах Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) создают турбинные лопатки для перспективных российских авиадвигателей — ПД-14 и ПД-8. В основе — технология направленной кристаллизации, позволяющая получить монокристаллическую структуру, устойчивую к экстремальным условиям эксплуатации.
В советское время лопатки изготавливали методом штамповки. Тогда рабочие температуры достигали максимум 900–1000 градусов по Кельвину. Но развитие авиации потребовало материалов, способных выдерживать куда больше — вплоть до 2000 К. Инженеры перешли к литью, но эта технология тоже имела ограничения. В литых заготовках формировались множественные зерна, границы которых становились уязвимыми зонами под нагрузкой.
Решением стал переход к направленной кристаллизации. При такой обработке металл охлаждается и затвердевает так, чтобы зерна располагались вдоль оси действия центробежных сил. Это заметно увеличивает ресурс лопатки.
Следующий этап — получение отливки с монокристаллической структурой. Чтобы добиться этого, металл в форме постепенно вытягивают из расплава, направляя рост кристаллической решетки. Готовая лопатка состоит фактически из одного зерна. В такой детали отсутствуют поперечные границы, где обычно начинаются микротрещины.
Эти лопатки устанавливают на двигатели нового поколения — ПД-14 для МС-21 и ПД-8 для SSJ New. Они работают при сверхвысоких температурах и обеспечивают устойчивую тягу даже в длительных режимах. Благодаря применению монокристаллов российские производители стремятся снизить зависимость от импорта и одновременно повысить надежность авиадвигателей.