Cтратегические направления развития материалов и технологий их переработки до 2030 года

В соответствии со «Стратегическими направлениями развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» по направлению №6 «Слоистые металлополимерные, биметаллические и гибридные материалы» реализуется комплексная проблема 6.2 «Слоистые трещиностойкие, высокопрочные металлополимерные материалы». По направлению №12 «Металломатричные и полиматричные композиционные материалы» реализуется комплексная проблема 12.4 «Титановые сплавы для совмещения с углепластиком».

Металлопластики состоят из чередующихся тонких листов металлических сплавов (алюминиевых или титановых) и слоев полимерных композитов (органо-, угле- или стеклопластиков). Высокие характеристики прочности и вязкости разрушения металлопластиков достигаются благодаря армированию высокопрочными волокнами и использованию компонентов с взаимодополняющими свойствами (металла и полимерного композита). Область применения металлопластиков – элементы конструкций, работающие в условиях усталостного нагружения, с повышенными требованиями к надежности и живучести (силовые обшивки планера самолетов, зоны соединения разнородных материалов). Для конструкций из металлопластиков характерны повышенные демпфирующие, звуко­- и теплоизоляционные характеристики, ударостойкость, огнестойкость, стойкость к воздействию молнии.

Схема металлополимерного композита

Металлополимерные композиты обеспечивают:

• снижение скорости роста усталостной трещины – в 5–100 раз;
• повышение виброакустической выносливости – в 10 раз;
• снижение массы деталей – на 10–15%.

АЛЮМОСТЕКЛОПЛАСТИК (СИАЛ): СИАЛ 1-1, СИАЛ 2-1, СИАЛ 3-1 и др. – перспективный конструкционный слоистый гибридный материал, состоящий из тонких листов алюминиевых сплавов (Al–Li сплавы пониженной плотности марки 1441 и др.) и прослоек стеклопластика. Прослойки пластика состоят, как правило, из нескольких монослоев однонаправленного клеевого препрега, армированного высокопрочными стеклонаполнителями; расположение и количество монослоев определяются назначением и габаритом детали.

Слоистые материалы обладают уникальным комплексом свойств по сравнению с монолитными алюминиевыми листами: высокой трещиностойкостью (сопротивление росту трещины усталости на порядок выше: ≤0,3 мм/кцикл при ΔK=31 МПа√м), пониженной плотностью – на 10–15%, высокой прочностью (σ_в≥600 МПа), а также повышенными пожаростойкостью (1000°С, 15 мин – без прогорания), ударостойкостью и достаточной коррозионной стойкостью. СИАЛ на базе листов сплава 1441 используется для молниезащитных элементов обшивки крыла самолета Бе-103. Рекомендуется к применению в качестве обшивок, противопожарных перегородок, облицовок багажно-грузовых отсеков, соединительных лент, поясов безопасности (стопперов), обеспечивающих повышенный ресурс и весовую эффективность перспективных российских конструкций авиационной техники.

АЛЮМООРГАНОПЛАСТИК (АЛОР): Алор Д16/41, Алор Д16/41Н – слоистые металлопластики на основе тонких листов алюминиевого сплава и арамидных органопластиков. Рекомендованы для изготовления обшивок самолетов, подвергающихся воздействию вибро­- и акустических нагрузок (обшивки и нервюры предкрылков, носки киля и стабилизатора и другие детали).

ТИТАНООРГАНОПЛАСТИК (ТИОР): Тиор ВТ35/ВК-36 – слоистый материал на основе листов титанового сплава и слоев органопластика, рекомендован для усиления обшивки кессона крыла самолета.

ТИТАНОУГЛЕПЛАСТИК (ТИГРАН): ВТ6/ВК-36 – слоистый материал на основе листов титанового сплава ВТ6ч. и слоев углепластика, рекомендован для усиления обшивки кессона крыла самолета, в качестве переходной зоны соединения деталей и агрегатов из углепластика с металлическим силовым набором.

АЛЮМОУГЛЕПЛАСТИК (АЛКАР): Алкар Д16/14-3 – слоистый металлопластик на основе тонких листов алюминиевого сплава (с защитой от коррозии) и слоев углепластика. Область применения – силовые обшивки планера и крыла самолета, в том числе способные к самоадаптации и самоконтролю при эксплуатации.