Главная

Интервью с кандидатом технических наук, старшим научным сотрудником, начальником сектора алюминий-литиевых сплавов Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) Михаилом Сергеевичем Оглодковым.

Ученый специализируется на разработке алюминий-литиевых сплавов. Дважды награжден премией им. И.Н. Фридляндера. Лауреат премии «Авиастроитель года–2016» в номинации «За создание новой технологии». Соавтор одного из «Лучших инновационных проектов» ВИАМ по итогам 2015 года, Михаил Оглодков разработал высокопрочный свариваемый алюминий-литиевый сплав В-1461 третьего поколения и технологии изготовления из него полуфабрикатов для перспективных изделий авиационной техники.

МеталлоЕд

Московский институт стали и сплавов (МИСиС), на кафедре металловедения и термической обработки металлов которого я получал высшее образование, стал моим вектором в науке. Хотя тогда я не задумывался о таком серьезном пути. Когда поступал в институт, мною двигал только интерес к химии. Меня захватывало все, что было связано с составом вещества. В школе я несколько лет был единственным в классе, чьи познания нашим строгим учителем по химии оценивались на «отлично». Все, что связано с неорганикой, у меня, как говорится, от зубов отскакивало.

В ВИАМ я попал совершенно случайно. К четвертому курсу каждый студент должен был выбрать направление и писать так называемую «КНИР» – курсовую научно-исследовательскую работу. Я долго тянул с выбором темы и научного руководителя. А когда «проснулся», оказалось, что преподаватели «закончились». Вариант остался только один: писать КНИР где-то вне института.

Я выбрал… нет! ВИАМ выбрал меня. Оказалось, что заведующий в те годы нашей кафедрой металловедения Вадим Семенович Золотаревский когда-то учился вместе с Николаем Ивановичем Колобневым, который на тот момент работал в ВИАМ и возглавлял лабораторию алюминиевых сплавов. Как-то я заглянул к Золотаревскому, а у него в гостях был Николай Иванович. Слово за слово – и мой педагог предложил Колобневу взять меня на поруки. С того момента прошло 13 лет, а я до сих пор в ВИАМ.

Для меня было открытием: всему, чему меня научили в вузе – я в ВИАМе нашел подтверждение и дальнейшее развитие. Считаю, что профильная кафедра МИСиС – самая сильная из всех ныне существующих в российских вузах металловедческих кафедр. То понимание металловедения, которое буквально вживляется в студентов МИСиС, до сих пор очень помогает в работе. Студентом я думал, что металловедение – это некая такая теоретическая наука: будешь знать, какие металлы существуют, какие у них свойства, где они применяются. Но уже тогда нас учили, что металловедение – это наука о взаимосвязи химического состава, структуры и свойств, а также влияния различных внешних воздействий на характеристики этих материалов. Помнится, доцент нашей кафедры Юрий Владимирович Евсеев в шутку называл нас, студентов, «металлоедами». Вот «металлоедом» я до сих пор и остался.

Уже при написании курсовой научно-исследовательской работы я понял, что ВИАМ, а также выбранное направление – это, как говорится, мое. С первых же дней в институте – с 19 февраля 2004 года я окунулся в структурные исследования. Сначала на световом микроскопе. Это было очень любопытно. В 2005 году, буквально сразу после защиты диплома, я начал ездить в командировки: активно работать с конструкторскими бюро (КБ) и металлургическими заводами. Мне сразу открылась взаимосвязь между учебным процессом и тем, как полученные ранее знания помогают придать материалу ту форму, которая воплотится в изделие. А дальше было все интереснее и интереснее.

Я попал в очень профессиональный и увлеченный коллектив – в Лабораторию алюминиевых деформируемых сплавов, где оказался под началом доктора технических наук, профессора Николая Ивановича Колобнева и начальника сектора – моей наставницы кандидата технических наук, доцента Ларисы Багратовны Хохлатовой. Я наблюдал уникальное взаимодействие ученых и был причастен к невероятно емкому и всестороннему их опыту. То огромное количество прикладных знаний в области материалов авиационного назначения, которое я перенял, работая с этими людьми, конечно, ни в каких книжках не прочитаешь! Каждый день были постоянные беседы, рассказы, объяснения – все эти обсуждения восполняли пробелы и наполняли меня новыми знаниями.

Все начинается с микроскопа

В лаборатории Н.И. Колобнева я попал на интереснейшее направление: алюминий-литиевые сплавы – их применяют только в авиации и ракетно-космической отрасли. Технология изготовления полуфабрикатов из алюминий-литиевых сплавов сложна. Технология термической обработки полуфабрикатов из алюминий-литиевых сплавов – в целом сложнее, чем для любых других алюминиевых сплавов. Но это и придает интерес в работе!

Все начинается с микроскопа, в который ты разглядываешь структуру материала, строишь миллиарды графиков и выбираешь какую-то маленькую циферку, которая дальше пойдет в дело. Она проверяется в заводских условиях при изготовлении различных полуфабрикатов. Там изделие «проворачивается» через местную «мясорубку» мнений и опыта, наполняется новым смыслом, вопросами, идеями, замечаниями. Следующая стадия – отработка режимов термической обработки этих материалов. Снова этап построения миллиардов графиков. И, наконец, появляется оптимальный режим, по которому в дальнейшем и происходит рождение материала.

Конечно, к моменту моего прихода в ВИАМ отечественная наука как минимум 40 лет занималась алюминий-литиевыми сплавами. В свое время в изучении и использовании их был совершен прорыв благодаря Иосифу Наумовичу Фридляндеру – академику, «отцу всех отечественных алюминиевых сплавов для авиации», как называют его в научном сообществе. Он около 60 лет возглавлял лабораторию алюминиевых сплавов ВИАМ, где им и были разработаны первые сплавы с литием. Например, уникальный сплав 1420 системы Al–Mg–Li. За рубежом такие сплавы не стали применять из-за очень сложной технологии изготовления полуфабрикатов. Но у нас в России, благодаря таким энтузиастам как Фридляндер и его коллеги, смогли эту технологию отработать и поставить на поток. Это самый легкий сплав, который существенно снижает вес конструкции.

Сегодня мы занимаемся модификацией этих сплавов: при всем прогрессе минусы остались прежними – очень сложная технология изготовления полуфабриката. К счастью, не только металловеды идут вперед, но и промышленность. Появляются новые приемы и технологии. За счет их анализа и корректировки химического состава сплавов удается создать более совершенные композиции алюминий-литиевых сплавов и, конечно же, повысить технологичность при изготовлении новых полуфабрикатов. Конечно, мы до сих пор догоняем 1990-е. До того времени наша страна была впереди планеты всей по применению этих сплавов в авиации и в космонавтике, но затем нас сильно обогнали. Не по количеству разработок, а именно по их внедрению. В мировой практике был сделан поворот в сторону сплавов системы алюминий-медь-литий. Они характеризуется большей технологичностью при изготовлении. Мы не отставали в исследованиях, но отсутствие условий для практического использования наработок сводило на нет все достижения. С начала 2000-х наши зарубежные коллеги из Airbus и Boeing стали активно применять полуфабрикаты из алюминий-литиевых сплавов для изготовления элементов конструкции своих самолетов. Нам пока такое внедрение нелегко дается. И новых самолетов пока нет в таком количестве. Но на месте мы не стоим. Есть уникальные разработки, которые уже заинтересовали конструкторов и будут использованы в реальных изделиях.

Новые материалы в разы увеличат полезный груз самолета

Это, например, сплав В-1461 – материал, на котором я защищал кандидатскую диссертацию («Закономерности изменения структуры и свойств катаных полуфабрикатов из сплава В-1461 в зависимости от технологических параметров производства и термической обработки») по режимам термической обработки и технологии изготовления полуфабрикатов из него. За последнее время это первый алюминий-литиевый сплав, который уже нашел-таки применение в военной авиации.

За последние два года были разработаны еще несколько перспективных сплавов. Один из них – В-1480 – невероятно прочный. Хочу отметить его разработчиков: небольшой сектор лаборатории под началом Геннадия Геннадьевича Клочкова. За рубежом разработано что-то подобное, но там не удалось добиться такого уровня прочности. Из той же серии высокопрочный алюминий-литиевый сплав В-1469. Конечно, это очень дорогие в производстве материалы. Но если современные сплавы начать использовать массово, цена обязательно отрегулируется. Существенное снижение массы конструкций авиационной техники в любом случае перекроет своей пользой высокую цену. Облегчение только лишь сварного бака ракетоносителей – это добавленные сотни, а, возможно, и более тысячи дополнительного полезного веса. За рубежом такие баки уже стали частью практики. Ведь для космонавтики – это колоссальное преимущество! Применение новых материалов способно существенно увеличить полезный груз. Большая разница – выводить на орбиту не два спутника за один раз, а 10!

Думаю, что благодаря российским ученым эти планы как можно скорее воплотятся в жизнь. В этой связи надо сказать огромное спасибо Николаю Ивановичу Колобневу и Ларисе Багратовне Хохлатовой за заметный прорыв, который они совершили для развития авиационных материалов. В этой работе мне удалось принять участие. Я имею в виду создание сплава В-1481. Получился лучший сплав, который мне приходилось видеть. Потрясающие характеристики: сверхвысокая вязкость разрушения, высокая технологичность. Снизили содержание лития, ввели добавки новых элементов, в том числе серебро и скандий в небольших количествах. Материал получился прочнее известных ресурсных сплавов 1163 (на 20–30%), при этом вязкость разрушения выше на 20%. Осталось только отработать технологию изготовления полуфабрикатов на металлургическом заводе и получать стабильные характеристики. Корректировки химического состава и режимов термической обработки сплава Николай Иванович провел блестяще после скрупулезного анализа всей возможной литературы. В создании сплава В-1481 он применил весь свой грандиозный опыт работы в ВИАМ, теперь переданный нам, тем, кто продолжает «грызть металл» науки! Надеюсь, этот сплав заменит нынешние материалы, которые применяются в обшивке самолета.

Сварить несвариваемое

Скоро будет запущена в реальный проект и наша новая технология сварки трением с перемешиванием. Благодаря энергии Генерального директора ВИАМ Евгения Николаевича Каблова, который ратует за внедрение новых материалов, разработками нашей лаборатории и лаборатории сварки, позволяющими отказаться от сварки плавлением, всерьез заинтересовались на одном из ракетно-космических предприятий.

Индентор вращается и погружается в металл, который, в свою очередь, за счет трения нагревается, размягчается и уже далее его свариваемые части перемешиваются. Материал как будто «сшивается». С помощью сварки трением с перемешиванием можно сварить все, и даже несвариваемое! Теперь ряд сплавов с высокой горячеломкостью, трудно поддающиеся свариванию – В95, 1163, которые широко применяются в авиации, получат новый шанс. А те материалы, которые хорошо свариваются плавлением – при сварке трением с перемешиванием будут иметь более высокую прочность сварного соединения. Этот метод избавляет нас от множества сопутствующих проблем: получается качественный шов, исключается процесс окисления материала, как при сварке плавлением.

Наша лаборатория активно развивает еще одно перспективное направление – производство деталей из алюминиевых сплавов с помощью аддитивных технологий. Мы разрабатываем химический состав сплава, из которого потом будет изготавливаться порошок, для «выращивания» детали. Нельзя переоценить вклад, который несут аддитивные технологии. Потому что ряд конструкций можно сделать только аддитивным способом, в данном случае это селективно-лазерное спекание. Иным методом практически невозможно изготовить некоторые детали, а если и можно, то будет неоправданно дорого и очень долго. В ВИАМ это пока больше экспериментальное направление. Но некоторые КБ уже заинтересовались аддитивными возможностями нашей лаборатории. В основном это материалы для деталей механизмов двигателей, например, сложная тонкостенная деталь с внутренними перемычками, которые кроме как выращиванием не получается сделать. Тут открываются новые горизонты конструирования. В настоящее время аддитивные технологии активно внедряются в сфере жаропрочных сплавов применительно к изготовлению элементов двигателей.

В последние годы ходит много разговоров, что полимерные композиционные материалы (ПКМ) заменят традиционные алюминиевые сплавы в конструкциях авиационной техники. Наши зарубежные коллеги из Airbus и Boeing в этом плане продвинусь очень далеко – из ПКМ делают и крылья, и фюзеляж, которые раньше изготавливались из алюминиевых сплавов. Однако у ПКМ намного больше проблем, чем у металлов, так как требуется невероятно тщательный постоянный контроль над каждым технологическим процессом – от волокна до конструкции. А этапов между ними очень много. А алюминиевые, в том числе алюминий-литиевые сплавы, при всех трудностях производства, это все-таки металл, полуфабрикат.

Конечно, мечта любого материаловеда – создать самый легкий материал, а еще лучше такой, который не будет иметь аналогов. Такая возможность есть. Это называется – экспромт на основе глубокого понимания процесса. Об этом очень точно говорит великолепный, интересный, опытный человек Роберт Иосифович Гирш, который сегодня, в возрасте 85 лет, работает в ВИАМ советником Генерального директора, а до этого много лет проработал в самолетных КБ в качестве главного технолога изделий. Он говорит: «Не бойтесь предлагать безумные идеи. Чем больше их выдвинуто в ходе научных мозговых штурмов, тем выше шанс на успех». Источником вдохновения может стать коллектив представителей различных направлений. Однако чтобы быть способным выловить то самое зерно, необходимо провести титаническую методическую работу: годы ежедневной рутины. В нашей лаборатории сегодня много талантливых, оптимистично настроенных молодых специалистов. Вполне возможно, что кому-то из них удастся совершить невероятные открытия. Благо, опыта, накопленного в стенах ВИАМ, хватит еще не одному поколению ученых.

Основные публикации Оглодкова М.С.:

1. Оглодков М.С., Хохлатова Л.Б., Самохвалов С.В. Об изготовлении прессованных профилей из высокопрочного сплава В-1461 // Международный научно-технический журнал «Металлургия машиностроения». М., №6, 2008 г. С. 41–43.

2.  Оглодков М.С., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Попов В.И. Влияние НТМО на свойства и структуру сплава системы Al-Cu-Li-Zn // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Современные проблемы металловедения сплавов цветных металлов». М., 2009. МИСиС, С. 119–123.

3. Сетюков О.А., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Влияние кристаллографических ориентировок на свойства плит из Al-Li сплавов В-1461 и 1424 // Научно-технический журнал «Технология легких сплавов». М., 2010. №1, С. 100–106.

4. Оглодков М.С., Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Алексеев А.А., Лукина Е.А. Влияние термомеханической обработки на свойства и структуру плит из сплава системы Al-Cu-Mg-Li-Zn // Научно-технический сборник «Авиационные материалы и технологии». М., №4, 2010. С. 7–11.

5. Лукин В.И., Иода Е.Н., Базескин А.В., Лавренчук В.П., Котельникова Л.В., Оглодков М.С. Повышение надежности сварных соединений из высокопрочного алюминий литиевого сплава В-1461 // Научно-технический журнал «Сварочное производство», М., 2010, №11. С. 14–17.

6. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Антипов В.В., Каримова С.А.,  Рудаков А.Г.,   Оглодков М.С. Влияние коррозионной среды на скорость роста трещины усталости в алюминиевых сплавах  // Научно-технический сборник «Авиационные материалы и технологии». М., 2011, №1.  С. 16–20.

7. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Лукина Е.А., Сбитнева С.В. Изменение фазового состава в зависимости от многоступенчатого старения и структуры полуфабрикатов сплава В-1461 // Научно-технический журнал «МиТОМ». М., 2012, №6. С. 20–24.

8. Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С., Пономарев Е.К. Влияние режимов старения на коррозионную стойкость листов из сплава В-1461 системы Al-Li-Cu-Zn-Mg // Металлургия машиностроения. 2012, №3. С. 22–26.

9. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Михайлов Е.Д. Алюминий-литиевые сплавы для самолетостроения // Металлург. 2012, №5, С. 31–35.

10. Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С., Клочкова Ю.Ю. Высокопрочные сплавы системы Al-Cu-Li с повышенной вязкостью разрушения для самолетных конструкций // Цветные металлы. 2013, №9, С. 66–71.

11. Лукина Е.А., Алексеев А.А., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Закономерности формирования основных упрочняющих фаз в сплавах 1424 системы Al-Mg-Li-Zn и В-1461 системы Al-Cu-Li-Zn-Mg // Металловедение и термическая обработка металлов. 2013, №9. С. 12–17.

12. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Оглодков М.С., Филатов А.А., Попова Ю.А. Перспектива применения плит из высокопрочного сплава В-1461 пониженной плотности в самолетных конструкциях // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2014, №2. С. 16–22.

13. Рябова Е.Н., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б., Оглодков М.С. Особенности структуры и свойств листов из сплавов системы Al-Cu-Li-Mg // Металлургия машиностроения. 2015, №1. С. 17–19.

14. Бецофен С.Я., Антипов В.В., Князев М.И., Оглодков М.С. Исследование влияния термической обработки на фазовый состав, текстуру и механические свойства сплава В-1461 системы Al-Cu-Li // Металлы. 2015, №6. С. 77–84.

15. Оглодков М.С., Рябова Е.Н., Романенко В.А. Усиление слоистым алюмо-стеклопластиком сварного соединения панели из Al-Li-сплава // Металлургия машиностроения. 2016, №5. С. 35–38.

16. Антипов В.В., Вахромов Р.О., Оглодков М.С., Романенко В.А., Пантелеев М.Д. Свариваемые алюминий-литиевые сплавы третьего поколения // В сборнике: Роль фундаментальных исследований при реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». Сборник докладов III Всероссийской научно-технической конференции. ФГУП «ВИАМ». 2016. С. 2.

Интервью подготовила Светлана Офитова.