разработка ведется при поддержке регионального конкурса Российского научного фонда.
В рамках научного проекта старший научный сотрудник ЦКП «Прикладное материаловедение» Евгений Ким проводит компьютерное моделирование процессов плавления и затвердевания разнородных сталей при лазерной наплавке и разрабатывает технологические режимы нанесения покрытий на углеродистые стали с применением лазерной наплавки для повышения коррозионной стойкости деталей. Проект ориентирован на применение в отраслях с повышенными требованиями к коррозионной стойкости: для судостроения, нефтегазовой и химической промышленности.
Основная цель — разработка научно-обоснованной технологии лазерной наплавки порошка нержавеющей стали 304L на углеродистую сталь для создания биметаллических материалов с высокой адгезионной прочностью и коррозионной стойкостью. В результате создается биметаллическая конструкция, сочетающая прочную и дешевую основу из углеродистой стали с тонким слоем коррозионно-стойкого материала. Ожидается, что внедрение таких материалов позволит существенно снизить затраты (до 2–3 раз) при сохранении эксплуатационных характеристик, а также увеличить срок службы оборудования, работающего в агрессивных условиях, и создать новые отечественные импортозамещающие изделия.
Научная задача проекта заключается в установлении влияния составов порошковых композиций и режимов лазерной наплавки на структурообразование, адгезионную прочность и коррозионную стойкость биметаллического материала.
Такой подход позволяет:
- значительно снизить себестоимость производства деталей;
- сохранить высокие антикоррозионные свойства изделий;
- создавать отечественные аналоги дорогостоящих импортных биметаллических материалов;
- упростить производственные процессы по сравнению с изготовлением деталей полностью из нержавеющей стали.
— На сегодняшний день одна из ключевых задач — это импортозамещение и создание новых отечественных материалов. Полное изготовление изделий из нержавеющей стали — это сложный и затратный процесс. Мы разрабатываем более эффективный подход: использование недорогой углеродистой стали в качестве основы и нанесение на неё коррозионно-стойкого покрытия. Это позволяет существенно снизить стоимость производства без потери эксплуатационных характеристик деталей, а также открывает возможности для восстановления и ремонта ответственных деталей, — рассказывает молодой ученый из ТОГУ Евгений Ким.
Результаты проекта позволят промышленным предприятиям гарантировать качество биметаллических материалов на уровне зарубежных аналогов и повысить технологическую независимость в условиях импортозамещения. В настоящее время на многих предприятиях, включая потенциальных заказчиков, режимы лазерной наплавки зачастую подбираются экспериментально, что не всегда позволяет точно гарантировать долговечность и поведение покрытий в долгосрочной перспективе. Команда проекта решает эту проблему за счёт компьютерного моделирования процесса наплавки в сочетании с последующими экспериментальными исследованиями и оптимизацией составов порошковых композиций, что позволит:
- моделировать тепловые и гидродинамические процессы при лазерной наплавке;
- прогнозировать свойства покрытий и зоны термического влияния;
- минимизировать риск ухудшения адгезионной прочности основы и покрытия;
- сократить количество дорогостоящих экспериментов и обеспечить научно обоснованный выбор порошковых композиций и технологических режимов.
Результаты работы способны внести значительный вклад в развитие современных аддитивных технологий, повысить эффективность использования биметаллических материалов и обеспечить переход к более устойчивым и экономически оправданным инженерным решениям. Решение данной задачи создаст научные и технологические основы для разработки перспективной технологии производства доступных и долговечных биметаллических изделий.
Проект выполняется при поддержке гранта от РНФ. Дополнительное софинансирование обеспечивает промышленный партнёр — компания ООО «Проммаш», осуществляющая деятельность на Дальнем Востоке в интересах судостроительных, судоремонтных предприятий и организаций нефтегазового комплекса.