Погружение в материал

Ведущему материаловедческому центру НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» исполняется 80 лет

Текст: генеральный директор НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», доктор технических наук Алексей Орыщенко

Всё начиналось с маленькой лаборатории Ижорского металлургического завода. В предвоенные годы ею руководил смелый инженер Андрей Сергеевич Завьялов. Смелый и в человеческом, и в чисто научном измерении. Именно он предложил в письме Сталину революционное новшество в создании брони для танков. Всё получилось. Впервые в мире лучший средний танк тех лет – Т-34 – получил не клепаную, а цельнолитую башню из уникальной брони. Машина стала крепче, а время на ее производство резко сократилось. Немецкие заводы Круппа так и не успели найти достойный технологический ответ.

А в Ленинграде разворачивал деятельность новый Броневой институт, который Андрей Сергеевич Завьялов возглавил лично. Сегодня эта организация широко известна в стране и в мире как Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» имени академика И. В. Горынина в составе Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».

80 лет в эпоху бурного научно-технического прогресса – это ко-лоссальный временной отрезок. Появились и успели устареть сотни материалов, тысячи технологий. При этом «Прометей» уверенно остается на переднем крае научного поиска и внедрения инноваций. Институт уверенно держит статус ведущего материаловедческого центра по созданию материалов и технологий для судостроения, объектов морской техники и ядерной энергетики.

Написаны толстые книги о том, какими достижениями обязана отечественная промышленность коллективу ЦНИИ конструкционных материалов. Бессмысленно даже пытаться изложить их на двух страницах. Поэтому, опираясь на весь добытый интеллектуальный капитал, посмотрим в будущее.

Чем занят «Прометей» сегодня? Какие вызовы стоят перед материаловедами на современном витке человеческих знаний и умений?

1. Создание комплекса унифицированных высококачественных сталей разного уровня прочности с повышенными характеристиками пластичности и вязкости, широкое внедрение технологий их производства для военного и гражданского судостроения с гарантированным экономическим эффектом. Вызов в том, чтобы существующие более 30 марок судостроительных сталей сократить до 5, применив принципиально новый подход к процессу изготовления металла за счет прецизионных технологий термомеханической обработки. Наше ноу-хау позволяет при меньшем легировании получать сталь мелкозернистой структуры с управляемыми свойствами. Этот технологический прорыв происходит прямо сейчас, на наших глазах.

2. Создание технологий и материалов для сварки новых сталей с повышенными характеристиками хладостойкости, коррозионной и эрозионной прочности без снижения этих качеств в месте сварного соединения. Это крайне важно для судов, шельфовых платформ и береговых конструкций арктического назначения, обеспечивающих высокую надежность эксплуатации в экстремальных условиях.

3. Разработка сверхпрочных, свариваемых, коррозионностойких титановых сплавов морского назначения, технологий изготовления полуфабрикатов и их сварки, обеспечивающих создание глубоководных технических средств с возможностью погружения и эксплуатации на любых глубинах Мирового океана. Вызов – уверенно преодолеть «планку» глубины в 6 км. И этот вызов принят.

4. Создание нового поколения титановых сплавов со специальным комплексом свойств (радиационная стойкость, низкая активируемость, высокая пластичность, повышенная теплопроводность, эффект памяти формы) и технологий их производства для атомной энергетики.

5. Разработка теплопрочных, радиационностойких сталей и сварочных материалов, технологий их производства для обеспечения строительства следующего поколения транспортных, стационарных и мобильных атомных электростанций и их оборудования.

6. Разработка комплекса коррозионностойких, радиационностойких нержавеющих сталей и сварочных материалов, технологий их производства для строительства новых транспортных и стационарных АЭС на жидкометаллическом теплоносителе, обеспечивающих замкнутый топливный цикл.

7. Внедрение новых высокоэффективных керамических материалов с повышенными эксплуатационными температурами. Эта задача – одна из ключевых в процессе создания отечественных газотурбинных двигателей высокой мощности для новейших боевых кораблей и гражданской энергетики.

8. Создание новых гомо- и гетерогенных материалов для установок прямого преобразования энергии.

9. Разработка новых полимерных композиционных материалов (ПКМ) с улучшенными эксплуатационными характеристиками для перспективных конструкций кораблей и судов, деталей машин и агрегатов, работающих в условиях трения и повышенных температур.

10. Создание специальных полимерных материалов с различными характеристиками, обеспечивающими повышенную плавучесть, электроизоляцию, повышенную поглощаемость радиационного излучения, теплостойкость и огнестойкость для энергоустановок и глубоководной техники. Например, разработка глубоководных сферопластиков (для уверенной работы ниже тех самых 6 километров) с повышенными параметрами прочности, плотности и водостойкости включает разработку наполнителя – полых стеклянных микросфер и полимерных матриц со специальной отверждающей системой. Дальнейшее повышение параметров сферопластиков уже невозможно путем применения традиционных микросфер. Требуется создание бинарных смесей микросфер с взаимоувязанными размерными параметрами. Сложно, но достижимо.

11. Развитие технологий производства композиционных материалов, специальных покрытий, 3D-печати и прототипирования, создание наноматериалов различного состава, интеллектуальных и «сенсорных» материалов, наноструктурированных полимерматричных композитов, метаматериалов.

Цифровые новации в промышленности и экономике эффективны только тогда, когда промышленность и экономика реально существуют. То есть обладают «в железе» базой производственно-технологических компетенций высокого уровня. А последние недостижимы без каждодневных упорных усилий в развитии материаловедения, где любой теоретический расчет (без исключений!) требует комплекса испытаний с глубоким инструментальным анализом. Требует погружения в материал.

Именно этим благородным делом вот уже 80 лет занят НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей». И пока у научного коллектива с таким бэкграундом дела идут нормально, Россия сохраняет шансы на лидерство не только в размерах территории. Пожелаем ей со всем возможным вниманием относиться к тем, без кого движение в будущее возможно только на телегах.

На заглавном фото:  уникальный испытательный комплекс и экспериментальная производственная база – фундамент успеха «Прометея» в разработках полного цикла «материал + технология».