Các nhà khoa học Nga đã chế tạo thành công một loại hợp kim titan dành cho động cơ máy bay với khả năng chịu nhiệt lên tới 650°C. Phát minh này được đánh giá là một bước đột phá trong lĩnh vực hàng không.
Chuyên gia thuộc Trường Đại học Tổng hợp Liên bang Ural (UrFU) đã phát triển một loại hợp kim titan mới có khả năng chịu nhiệt độ cao lên tới 650°C. Vật liệu này được thiết kế chuyên dụng cho các bộ phận cố định của động cơ máy bay, hứa hẹn giúp kéo dài tuổi thọ của linh kiện và cắt giảm đáng kể chi phí bảo dưỡng, sửa chữa.
Bí quyết giúp gia tăng khả năng chịu nhiệt của hợp kim
Đội ngũ nghiên cứu tại UrFU đã thay đổi thành phần của hợp kim titan bằng cách gia tăng hàm lượng nhôm, đồng thời áp dụng các chế độ xử lý nhiệt - cơ đặc biệt. Giải pháp này giúp nâng cao độ bền nhiệt của vật liệu, đồng thời khắc phục được độ giòn — rào cản vốn hạn chế việc ứng dụng các loại hợp kim tương tự trong ngành hàng không trước đây.
Trưởng nhóm nghiên cứu, Trưởng khoa Xử lý nhiệt và Vật lý kim loại tại UrFU, ông Artemiy Popov đã chia sẻ về tiềm năng của phát minh mới này. Theo ông, vật liệu mới rất phù hợp để sản xuất các chi tiết thuộc phần tĩnh của động cơ — vốn phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ lên tới 650°C.
"Chúng tôi đã lựa chọn các thành phần và quy trình xử lý hợp kim mới, cho phép ứng dụng chúng vào chế tạo các linh kiện stator động cơ vận hành ở nhiệt độ làm việc 650°C," nhà khoa học giải thích với hãng tin TASS.
Khi nào hợp kim mới sẽ được ứng dụng trong chế tạo máy bay?
Hiện tại, các chuyên gia UrFU đang phối hợp với Tập đoàn VSMPO-Avisma tiến hành thử nghiệm các mẫu vật liệu thử nghiệm. Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đang đúc các thỏi hợp kim có khối lượng từ 30 đến 40 kg để chuẩn bị cho giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.
Sau khi hoàn tất quá trình thử nghiệm, nhóm phát triển dự kiến sẽ chuẩn bị các điều kiện để đưa hợp kim vào sản xuất ở quy mô bán công nghiệp. Tuy nhiên, trước khi chính thức đưa vật liệu này vào sản xuất động cơ hàng không hàng loạt, sản phẩm sẽ phải trải qua các bước kiểm tra nghiêm ngặt về độ bền, khả năng chịu tải cũng như tính hiệu quả về mặt kinh tế khi đưa vào chế tạo.
Ông Mikhail Gordin, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật, nguyên Tổng Giám đốc Viện Trung ương về Động cơ Hàng không (CIAM), nhận định rằng vật liệu mới này sở hữu tiềm năng lớn để ứng dụng trên các dòng động cơ thế hệ mới cũng như dùng trong chương trình hiện đại hóa các dòng động cơ hiện có. Mặc dù vậy, vị chuyên gia này cũng đưa ra cảnh báo: việc gia tăng tuổi thọ của từng linh kiện riêng lẻ chưa chắc đã dẫn đến sự gia tăng tương ứng về tuổi thọ của toàn bộ tổng thành động cơ.
Vì sao phát minh này chưa thể giải quyết được mọi vấn đề?
Thời gian vận hành của một động cơ máy bay phụ thuộc rất lớn vào tình trạng của cụm tuabin — nơi vốn sử dụng các loại vật liệu chịu nhiệt khác. Do đó, hiệu quả thực tế của phát minh mới sẽ phụ thuộc vào vị trí cụ thể mà nó được ứng dụng, cũng như kết quả kiểm tra trên thực địa.
Thêm vào đó, việc đưa các vật liệu mới vào ngành chế tạo máy bay luôn đòi hỏi một khoảng thời gian rất dài. Theo ước tính của ông Gordin, quá trình phát triển một dòng động cơ mới từ bước khởi thảo ban đầu cho đến khi đi vào sản xuất hàng loạt thường mất khoảng 15 năm.
Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học Metal Science and Heat Treatment. Một phần của dự án được thực hiện với sự hỗ trợ từ Bộ Giáo dục và Khoa học Nga trong khuôn khổ chương trình trọng điểm "Priority-2030".
