Главная

Интервью с начальником сектора конструкционных высокопрочных и коррозионностойких сталей НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ Натальей Александровной Якушевой. Энергии молодого ученого хватает и на прорывные исследования в области материаловедения, и на председательство в Совете молодых специалистов ВИАМ, и даже на победы в корпоративном волейболе, где в одной из сильнейших в отрасли команде она – единственная представительница прекрасной половины человечества.

– Наталья Александровна, как красивые девушки становятся учеными ВИАМ?

– К техническому направлению я была склонна с детства. Папа, военнослужащий, всегда занимался техникой, мама – учитель информатики, поэтому точные науки были мне ближе. Окончив школу с золотой медалью, я, ни секунды не сомневаясь, поступила в один из лучших технических вузов страны – МГТУ им. Н.Э. Баумана на кафедру материаловедения. Уже тогда заинтересовавшись идеями создания совершенно новых материалов, технологий и конструкций, окончила его с красным дипломом.

На четвертом курсе в 2011 году меня вместе с моими однокурсниками направили на практику в ВИАМ с последующим устройством на работу. Мой научный руководитель в институте, Людмила Васильевна Тарасенко, привела меня в лабораторию высокопрочных конструкционных и специальных сталей ВИАМ, которую тогда возглавлял начальник лаборатории Андрей Борисович Шалькевич. Благодаря ему мне легко удалось освоиться в коллективе и сделать свои первые научные шаги в секторе высокопрочных конструкционных и коррозионностойких сталей, который я сейчас возглавляю.

Я до сих пор считаю, материаловедение – это очень интересно.

– Вы  легко перестроились с теории на практику? 

– Применять на практике теоретические знания, которые есть после института, сразу нелегко. Свою работу в ВИАМ я начала с должности инженера и осваивала основную специфику работы со сталями, особенностями их выплавки, деформации, термической обработки под чутким руководством своих более опытных коллег, которые направляли, учили, делились своим опытом. Это начальник сектора Нина Григорьевна Покровская, которая благодаря системе наставничества в ВИАМ была моим наставником на протяжении первых трех лет работы и всегда помогала мне и делом, и советом, а также Елена Сергеевна Маркова, Наталья Михайловна Вознесенская, Нина Алексеевна Самченко, Игорь Павлович Банас – люди высочайшего профессионализма, создавшие огромное количество материалов, используемых сегодня, и заложившие фундамент современной науки. Надеюсь, что я этот опыт успешно переняла.

– Что значит это направление для ВИАМ?

– Возможно, сегодня может казаться, что о сталях известно все. Но на самом деле это не так. В последние годы сильно возросли потребности в новых, более высокопрочных материалах – жаропрочных никелевых сплавах,  титане, алюминии, композиционных материалах. И не только в авиации, но и в судо-, нефте, станкостроении и многих других областях промышленности, с которыми также сотрудничает ВИАМ. И стали тому не исключение. 

– Какие задачи материаловедения способна выполнять сталь? 

– Одна из главных задач конструкторов -  повышение надежности и снижение массы конструкции. Долговечность изделий при минимальной массе и наибольшей надежности достигается благодаря повышению механических свойств и качества материала. Основным механическим свойством является прочность материала, повышение которой при сохранении высокой пластичности и вязкости материала ведет к снижению материалоемкости конструкции и к повышению ее надежности. Поэтому все конструкторы стремятся к повышению прочности материалов, и к стали это тоже относится.

Мы тоже стремимся к повышению прочности, для этого необходима разработка новых материалов и технологий. Одна из самых глобальных разработок последнего времени в российской науке – создание нового турбовентиляторного двигателя для гражданской авиации ПД-14 производства АО «ОДК-Авиадвигатель». Я уже работала в ВИАМ, когда стартовал этот большой проект, и помню, что для этой новой разработки требовались новые материалы, в том числе с самыми современными характеристиками по прочности и надежности. Мы предложили нашу разработку – высокопрочную конструкционную сталь ВКС-170. Спасибо Генеральному директору ВИАМ Евгению Николаевичу Каблову и Генеральному конструктору двигателя ПД-14 Александру Александровичу Иноземцеву за поддержку идеи внедрения этого материала в конструкцию двигателя. 

И мы принялись дорабатывать технологию изготовления и термической обработки стали: ведь этот материал нужен был для изготовления особо ответственной детали двигателя, для вала турбины низкого давления, который предназначен для передачи крутящего момента и нагрузок, которые действуют на ротор турбины. И при этом этот вал достаточно крупногабаритный.

– В чем особенность этой стали? 

– Сама по себе сталь, как известно, это сплав железа с углеродом. Данная сталь отличается тем, что в ней практически не содержится углерод, благодаря чему она имеет очень высокую пластичность, при этом сохраняя высокую прочность. Разработанная сталь за счет подобранной системы легирования является очень технологичной, что позволяет проводить ее механическую обработку уже в закаленном состоянии и почти в полностью готовом состоянии с минимальными припусками упрочнять. После этого только стадии шлифовки и полировки, затем уже идет в производство, устанавливается на двигатель.

Из-за того, что деталь крупногабаритная, в процессе медленного охлаждения с высоких температур в ней появляются нежелательные включения, карбиды и карбонитриды титана, которые влияют на пластичность материала, и их надо было устранить. Мы разработали специальную технологию термической обработки, которая позволила исключить появление карбидов и карбонитридов, сохранив при этом высокую прочность, пластичность и надежность. Двигатель, как вы знаете, уже получил «сертификат типа», прошел испытания и поставлен на серийное производство.

Сейчас, благодаря высокому комплексу прочностных и усталостных характеристик, помимо вала для ПД-14, из этой стали изготавливаются еще порядка 15 ответственных элементов двигателя.

– Какие новые высоты собирается взять «стальная команда» ВИАМ? 

– Сейчас ведутся работы по разработке российского перспективного двухконтурного турбовентиляторного двигателя сверхбольшой тяги ПД-35. В рамках договора с АО «ОДК-Авиадвигатель» мы создаем новые возможности для ПД-35. Уже готов еще более высокопрочный, по сравнению по сталью ВКС-170, материал: сталь ВКС18. Если у двигателя ПД-14 вал составляет 2 метра в длину, то здесь уже – 3,5 метра. Перед нами с новой силой встает и проблема надежности и трещиностойкости, необходимость  соблюдения  баланса между прочностью и пластичностью.

Для реализации данного проекта конструкторам необходим материал с повышенными характеристиками прочности, пластичности, выносливости, надежности, и мы стараемся все это объединить в одном материале. Разработанная сталь имеет абсолютно новую систему легирования и систему упрочнения по сравнению со сталью ВКС-170, вследствие чего достигается необходимый комплекс свойств. Если в стали ВКС-170 упрочнение достигается за счет выделения специальных интерметаллидов, то в стали ВКС18 – двойное упрочнение. И у меня есть основание надеяться, что применение нового материала с повышенной прочностью приведет к увеличению надежности конструкции этого двигателя.

– В какой стадии сегодня разработка материалов? 

– Сейчас мы уже паспортизовали материал, а также разработали технологию изготовления из него крупных полуфабрикатов. На данный момент идет опробование термической обработки заготовок валов на металлургических предприятиях, а в следующем году запланировано проведение квалификационных испытаний.

- Какой вид деятельности в подобных проектах наиболее вас вдохновляет?

- Создание чего-то нового. Материала, технологии, конструкции – эти направления всегда идут в неразрывной связи.

Сначала я изучаю литературу в данной области: что уже было создано, что достигнуто, как те или иные химические элементы или технологические параметры влияют на структуру и свойства материала. Анализирую, что когда-то было создано, в том числе и в ВИАМ, чтобы применить существующую практику и, по возможности, найти способ усовершенствовать. Затем составляю план работ: для создания нового материала это, прежде всего, подбор основных легирующих элементов и проведение расчета шихтовых материалов – что необходимо, чтобы его выплавить. Далее – разработка различных технологических схем выплавки и деформации данного материала с отработкой температурных режимов и получением чистого качественного металла. Каждый материал в зависимости от основных легирующих элементов ведет себя по-разному: где-то должна быть более высокая температура, чтобы этот материал проковался без трещин, где-то может быть применена и более низкая температура.

Одно из самых главных условий получения качественного металла – это разработка процессов его термической обработки, потому что именно она, в основном, влияет на свойства стали. При разработке режимов термической обработки необходимо понимать, какой комплекс свойств и структуру  необходимо получить, чтобы разработанный материал мог применяться в изделии при заданных условиях эксплуатации. Некоторые стали из-за своей сложной системы легирования должны термообрабатываться путем большого количества ступеней термообработки: отжига, закалки, обработки холодом, отпуска, старения. Этот подбор занимает много времени, потому что различные этапы термообработки в зависимости от температуры и длительности приносят те или иные свойства. И ухватиться за нужную ниточку – это не может не вдохновлять!

Дальше идет паспортизация материала, выпуск всей нормативной документации по выплавке, деформации, термообработке и контролю полуфабрикатов. Параллельно – опробование материалов в серийном производстве, выпуск технических условий на поставку данных полуфабрикатов вместе с заводами – с ними мы тоже тесно сотрудничаем и внедряем наши технологии и материалы на металлургические предприятия. Дальше необходимо провести специальную квалификацию материала для использования его при изготовлении конкретной детали, в которой мы совместно с конструкторами изделий прорабатываем, какие виды испытаний необходимо провести для расчета характеристик конструкционной прочности материала. Выбираем виды, температурные и временные режимы испытаний и проводим испытания на базе аккредитованного Испытательного центра ВИАМ.

- Необходимые схемы вы разрабатываете с помощью компьютера?

- Не только, но и с помощью головы (улыбается). Конечно, есть различные компьютерные программы, которые позволяют в приближенном варианте понять, как поведет себя материал при той или иной схеме деформации или термообработке, но обычно эти схемы строятся на листке бумаги, исходя из опыта уже имеющихся разработок. Огромная технологическая площадка ВИАМ позволяет провести отработку различных вариантов изготовления материалов с использованием большого количества технологического и испытательного оборудования, чтобы выбрать правильный путь.

При разработке материала происходит процесс взаимодействия большого  количества сотрудников, не только из нашей лаборатории – из лабораторий выплавки, деформации, защитных покрытий, если нужно разработать технологию сварки – лаборатории сварки, и многих других. Потому что новый материал получается благодаря не только правильно подобранной термической обработке – это часть успеха. Получение изначально бездефектного металла при выплавке: без пор, флокенов, включений и так далее, – а так же режима деформации – тоже важно. Ведь бывают и такие материалы, для которых именно деформация является основополагающей для получения требуемых свойств.

Моя основная задача – это работа с коллективами смежных лабораторий, обсуждение, как сделать тот или иной материал и полуфабрикат с необходимыми свойствами. Плавильщики свою технологию предлагают, деформаторы – свою схему деформации. Мы, как основоположники термической обработки, высказываем свое видение.

Всю эту информацию я свожу, детализирую и выбираю правильные, на мой взгляд, направления, которые затем, в процессе, корректирую при необходимости. И получаю результат.

- Много ли достижений у вас уже накопилось за время работы в ВИАМ?

- Результаты, безусловно, есть. Это упомянутая мной разработка и внедрение технологии изготовления стали ВКС-170 для двигателя ПД-14: в прошлом году я награждена грамотой Минпромторга России за вклад в развитие отечественной промышленности.

Также несколько лет назад была проведена большая работа по разработке технологий изготовления из высокопрочной конструкционной стали разработки ВИАМ крупногабаритных поковок и штамповок, а также созданию новой кооперации металлургических предприятий России для изготовления этих полуфабрикатов для изделия ПАО «Туполев». Благодаря большому коллективу специалистов, мы разработали практически «с нуля» новую технологию изготовления, ездили на металлургические заводы в Челябинск, Чебаркуль, изучали и контролировали все виды технологических операций по разработанным нами режимам – выплавку, переплав, деформацию, термическую обработку полуфабрикатов. За эту работу в 2018 году наш коллектив получил стипендию ОПК.

- То есть не только головой, но и руками приходится работать?

- Конечно! И за верность этому принципу хочу сказать большое спасибо моим наставникам в ВИАМ. Благодаря им я не только досконально изучала литературу, но и узнавала производственную жизнь, включалась в процесс полностью, начиная от проведения пробподготовки и самостоятельного изготовления шлифов, проведения термической обработки до испытаний образцов, анализа результатов микроструктуры, твердости, механических свойств и так далее.

Большой опыт – это посещение металлургических и авиационных предприятий. Я побывала на многих предприятиях отрасли – в Перми, Челябинске, Электростали, Ступино, Кулебаки, где увидела полное производство материалов, в разработке которых принимала участие, своими глазами. Этот опыт помогает в дальнейшей работе, делает понятной саму суть технологии.

Сегодня – невероятный опыт в Совете молодых специалистов и ученых.

- Участие в Совете молодых специалистов и ученых для вас – это…

- Большая ответственность. В Совете я уже более трех лет, а с декабря 2021 года стала председателем. Это очень ответственный шаг, и я благодарна Евгению Николаевичу Каблову за доверие и поддержку.

Одна из задач Совета – направлять и показывать молодым специалистам, которые только пришли в ВИАМ, как можно применить свои знания в той или иной области науки для получения результата, а также давать возможность развиваться благодаря участию в различных выставках и конференциях, осуществлять выдвижение работ молодых специалистов на соискание различных премий. В этом помогает система наставничества, которая хорошо развита в нашем институте. Сейчас я сама являюсь наставником. 

Молодые специалисты в нашей лаборатории, так же как я когда-то, под контролем более опытных сотрудников постоянно ездят в командировки по металлургическим и авиационным заводам, чтобы посмотреть и понять, как изготавливаются материалы и изделия из них, перенимают опыт коллег в отрасли, участвуют в конференциях. Благодаря наставничеству некоторые из них не только повысили свое мастерство, но и продвинулись в карьере. 

В ВИАМ сейчас работают несколько моих институтских одногруппников, которые занимают руководящие посты начальников лабораторий, начальников секторов. Они также являлись молодыми специалистами, а сейчас – наставники.

– Что сейчас главное в вашей деятельности?

– Основополагающая задача сейчас – это, конечно, двигатель ПД-35. Но у нас есть и работы по импортозамещению материалов, что на данный момент является актуальной задачей. В наше время отечественные материалы необходимы как никогда. Сейчас идет работа по импортозамещению импортной стали для двигателя ПД-8, разработанного ПАО «ОДК-Сатурн» вместо российско-французского двигателя SAM146. Там мы внедряем высокопрочную конструкционную мартенситностареющую сталь ВКС-180, которая сейчас проходит опробование и специальную квалификацию.

Помимо материалов для двигателя, мы также внедряем материалы и в конструкцию планера. Несколько лет назад в ВИАМ проводились работы по импортозамещению стали 300М, которая применяется для изготовления деталей шасси.

Детали шасси являются одними из основных элементов, на которые приходится нагрузка самолета, они должны обладать, помимо высокой прочности, еще и жесткостью, надежностью. Мы разработали технологию изготовления и термической обработки крупногабаритных полуфабрикатов сечением до 350 мм из нашего аналога, высокопрочной конструкционной стали ВКС-9, которая успешно прошла все испытания в рамках специальной квалификации и по комплексу прочностных и пластических свойств не уступила американскому аналогу. Благодаря проведенной работе сталь ВКС-9 в настоящее время может быть применена как импортозамещающий аналог для перспективных самолетов.

- Такое ощущение, что вы все время работаете…

- Да! (смеется). Но помимо работы, конечно, в моей жизни есть много других важных направлений. И Совет молодых специалистов и ученых тоже тому подтверждение. С самого детства с ранних лет я постоянно участвовала в творческих конкурсах и спортивных соревнованиях в детских оздоровительных лагерях, школе, поэтому сейчас для меня все это не в новинку. Основная роль Совета – направлять в научной части, но это еще и проведение культурно-массовых, спортивных мероприятий, организация выставок, конференций, участие в благотворительности. Благодаря Совету в ВИАМ каждый год устраиваются спортивные мероприятия среди сотрудников института, проходят елки для детей сотрудников. У нас есть очень хорошая база отдыха «Конаково», с отличным расположением на берегу реки Волга, где Совет организует подготовку этой базы к летнему сезону, куда работники могут приехать отдохнуть, а также устраивает на территории базы отдыха ежегодные соревнования по волейболу. В ВИАМ очень развит спортивный дух – есть свои команды и по футболу, и по волейболу.

Любовь к волейболу у меня была давно, но так плотно им заниматься я начала только в институте, благодаря тренировкам, которые проходят у нас каждую неделю. Нашей команде почти 10 лет и благодаря поддержке руководства института мы принимаем участие в различных корпоративных соревнованиях между предприятиями авиационной и радиоэлектронной промышленности, а также в соревнованиях между промышленными предприятиями Москвы. Это касается и команды по футболу. У наших команд есть своя форма с корпоративными эмблемами, нас приглашают на разные виды соревнований, потому что сыгранных команд не очень много. Нашу волейбольную команду знают, потому что выигрываем много!

При этом хочу отметить, что у нас в ВИАМ очень много спортивно одаренных людей: помимо футбола и волейбола, наши сотрудники также принимают участие в соревнованиях по легкой атлетике, настольному теннису, баскетболу, шахматам, плаванию, лыжам и даже пейнтболу.

- Зачем нужен корпоративный спорт, как вы считаете?

- Во-первых, это неформальное общение с людьми. Работа работой, но когда ты занимаешься спортом – ты отдыхаешь. И этот отдых объединяет людей. Мы можем, конечно, обсудить и какие-то рабочие моменты, но по большей части нас объединяет командный дух, чувство плеча своего товарища по команде, которое потом сохраняется и в рабочее время: ты всегда можешь подойти спросить, посоветоваться. Плюс поддержание спортивной формы никто не отменял.

- Вы очень оптимистичный и искренний человек. Как вы себя настраиваете?

- Надо идти только вперед, ведь область разработки сталей неиссякаемая, в этом направлении можно работать и работать. Мы на примере своей лаборатории показываем, что до сих пор разрабатываются новые материалы, которых не было никогда, у которых даже нет аналогов в мире. Надо идти дальше. Стали ВИАМ имеют большие перспективы.