Ученые Пермского Политеха создали компьютерную модель — «цифровой микроскоп», — которая с точностью около 99% предсказывает, как поведет себя жаропрочный никелевый сплав при нагреве, и сокращает месяцы испытаний до нескольких часов расчета. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе ПНИПУ.
Жаропрочные никелевые сплавы работают в самых ответственных узлах — лопатках авиадвигателей, элементах реакторов АЭС, оборудовании нефтехимии. Их прочность зависит не только от состава, но и от микроструктуры — множества зерен и еще более мелких субзерен. Чтобы получить нужную структуру, металл отжигают, и инженерам важно заранее предсказать, как при нагреве пойдет рекристаллизация — замена дефектных зерен новыми.
До сих пор режимы подбирали опытным путем, выпуская партию за партией: стоимость одной бракованной партии крупных деталей доходит до миллионов рублей, а незамеченный дефект грозит трещиной в лопатке турбины или аварией на производстве. Существующие же программы либо слишком упрощены, либо требуют недель машинного времени.
В основе новой модели — описание реальной геометрии структуры с помощью особых трехмерных ячеек (многогранников Лагерра), точно повторяющих форму зерен и субзерен. Модель проверили на популярном сплаве Inconel 718: при имитации нагрева расчет отклонялся от лабораторных данных не более чем на 1,15%.
«По сути, мы создали «цифровой микроскоп», который позволяет заглянуть в перестройку структуры металла без дорогостоящих экспериментов», — пояснил заведующий лабораторией ПНИПУ Никита Кондратьев. Метод помогает и заранее выявлять опасный аномальный рост отдельных зерен — источник усталостных трещин.
Ранее в России выяснили, где чаще всего возникают опасные нагрузки в авиационных двигателях.
