Кобальт и самолёты пятого поколения

Сегодня в нашей стране отмечают День науки. Эту памятную дату учредили в честь основания Российской академии наук, которой 8 февраля исполняется 295 лет. И вполне символично, что в этот день, 185 лет назад, в Тобольске родился выдающийся учёный-химик и член-корреспондент РАН Дмитрий Иванович Менделеев. 

А ещё ровно 150 лет назад Дмитрий Менделеев закончил работу над периодическим законом, описывающим свойства химических элементов.

Летом 1899 года Дмитрий Менделеев посещал Екатеринбург, Кушву и Нижний Тагил. На Урал его отправил министр финансов Сергей Витте для инспекции горных заводов. Российское правительство тревожил застой уральской промышленности, а Дмитрий Иванович хорошо разбирался не только в химии, но и в экономике. Кстати, о подробностях уральской экспедиции Менделеева «ОГ» уже писала несколько лет назад.

Ещё раньше, в 1881 году, когда Уральское общество любителей естествознания присвоило Менделееву звание почётного профессора. В ответ Менделеева отправил телеграмму: «Глубоко благодарю Вас и сочленов за почёт сибиряку, Урал родной». Документы недавно опубликовал Государственный архив Свердловской области.

ЮНЕСКО объявило 2019 год Международным годом периодической системы химических элементов. В России он открылся 6 февраля. Как рассказал председатель УрО РАН, академик Валерий Чарушин, оргкомитет по празднованию этого события возглавил премьер-министр России Дмитрий Медведев.

– В нашей стране празднование этого события станет масштабным, – отметил Валерий Чарушин. – Запланировано проведение двухсот различных мероприятий, в том числе XXI Менделеевского съезда по химии, научных конференций и симпозиумов. Символично ещё и то, что 44-й элемент периодической системы «рутений» назван в честь России: с латыни это слово переводится как «Русь». Открыл его в 1844 году профессор Казанского университета Карл Клаус.

Юбилей на Урале

В день старта юбилейного года в Екатеринбурге прошёл финал V Межрегионального химического турнира, в котором приняли участие 200 школьников из 38 регионов России. Темой научных состязаний стали тайны глубоководного мира: ребята решали интеллектуальные задачи по химии, связанные с разгадкой подводных феноменов. Победу одержала сборная команда из Ижевска, Барнаула и Москвы. И хотя уральские ребята не заняли призовых мест, но они получили бесценный опыт, который поможет им определиться с будущей карьерой.

– На турнире у детей появляется много новых компетенций, они учатся работать в команде и защищать свои проекты перед жюри, – подчеркнул один из организаторов турнира Вячеслав Карпов. – Школьники встречаются с академиками, профессорами, представителями химических предприятий и приобретают опыт, который химики обычно получают уже в вузе. 

От кобальта к самолётам

На днях в Екатеринбурге вручили губернаторские премии для молодых уральских учёных. Диплом и награду в двести тысяч рублей за вклад в науку получили двадцать лауреатов. «ОГ» расскажет о самых интересных их исследованиях. Серию публикаций открывает рассказ о 32-летнем Денисе Давыдове, старшем научном сотруднике Института физики металлов им. Михеева УрО РАН. Он занимается исследованием перспективных материалов для промышленности.

Жаропрочные сплавы на основе интерметаллидов кобальта Денис Давыдов исследует 10 лет. Эти сложные сплавы из двух и более металлов могут быть использованы для изготовления вращающихся лопаток в газовых турбинах электростанций и реактивных двигателях. 

– Кобальтовые сплавы с интерметаллидным упрочнением – это естественные композиты, – говорит Денис Давыдов. – По структуре они напоминают бетонную плиту: в них есть пластичная составляющая на основе кобальта и упрочняющая – на основе интерметаллидов, образующихся из кобальта, алюминия и вольфрама. Они обладают уникальными свойствами, в первую очередь высокой жаропрочностью. Обычное железо при нагревании становится менее прочным, а жаропрочные сплавы, наоборот, – более прочными. Пик прочностных свойств у них наблюдается при 800 градусах по Цельсию — это температура работы реактивных двигателей в самолётах пятого поколения.

Впереди китайцев

По словам Дениса, до 2006 года считалось, что подобные структуры в кобальтовых сплавах получить невозможно. Но японские учёные доказали обратное, и теперь наука ищет пути создания новых жаропрочных материалов. Чтобы воплотить идеи в реальность, нужно подробно изучить кобальтовые сплавы. 

– Технология изготовления многокомпонентных жаропрочных сплавов чрезвычайно сложная, – продолжает учёный. – Например, китайские конструкторы испытывают проблемы, связанные с созданием долговечных двигателей для самолётов пятого поколения, поэтому они покупают их у нас. Основная причина – в производстве лопаток турбин: китайские двигатели рассчитаны на работу в течении 30 часов, а наши — до 250–300 часов.

Молодой учёный считает, что дальнейшее исследование кобальтовых сплавов может перевернуть материаловедение. У таких материалов есть ещё одна интересная особенность – при высокой температуре они не теряют магнитных свойств. Металлические композиты могут найти применение в электромагнитных двигателях, которые необходимы для создания самолётов следующих поколений.

• Опубликовано в №23 от 08.02.2019 под заголовком «От Менделеева до Давыдова»