Главная

Интервью с начальником сектора «Защитные технологические, ресурсные покрытия» Лаборатории керамических материалов, антиокислительных покрытий и жаростойких эмалей Валентиной Сергеевной Денисовой. Практик и пытливый исследователь, она признана лучшим наставником ВИАМ по итогам 2020 года, хотя ей самой еще нет и 30 лет. Свои успехи она связывает c переданными ей опытными виамовцами знаниями и мотивацией.

 - Валентина Сергеевна, ВИАМ – один из лидеров в области разработки защитных покрытий для авиационных материалов, а насколько актуальны сегодня новые их виды?

- Новые виды и композиции покрытий всегда востребованы, так как их разработка всегда следует за разработкой нового сплава. По мере появления новых сплавов необходимо создание новых покрытий, обеспечивающих защиту в заданном температурном диапазоне и обладающих определенным уровнем свойств.

- Расскажите, на каких видах покрытий сосредоточен ваш профессиональный интерес?

- Наш сектор занимается разработкой, изготовлением и поставкой защитных технологических и жаростойких покрытий, а также неорганических пигментов для лакокрасочных материалов.

Технологические покрытия предназначены для защиты при термомеханической обработке конструкционных и высокопрочных сталей, титановых сплавов, интерметаллидных сплавов. Они обеспечивают защиту от окисления, газонасыщения, выгорания легирующих элементов и в качестве высокотемпературных смазок при термообработке и горячей объемной штамповке. В составе защитных технологических покрытий в качестве основы используются силикатные стекла специальных химических составов, которые подобраны именно под заданные режимы применения покрытий. Покрытие размягчается на поверхности заготовки, образует плотный маловязкий расплавленный слой, препятствующий диффузии кислорода из атмосферы к защищаемому металлу.

В нашем институте разработана целая серия покрытий для различных сплавов и технологических процессов. Преимуществом защитных технологических покрытий является самоудаление с заготовок после проведения технологических нагревов за счет разницы коэффициентов термического расширения. В настоящее время в ВИАМ организовано производство сухих фритт и шликеров защитных технологических покрытий. Мы обеспечиваем данной продукцией все российские предприятия не только авиационной, но и других отраслей промышленности.

- Как бы вел себя металл без такого покрытия?

- Если проводить термомеханическую обработку сплавов без покрытий, то значительно снизился бы коэффициент использования металла, увеличилось бы окалинообразование, в связи с чем необходимо было бы предусмотреть припуски под последующую механическую обработку поверхности детали. Потребовалось бы производить нагрев деталей и заготовок в дорогостоящих печах с контролируемой атмосферой вместо традиционных печей. Ухудшилось бы качество поверхности и оформляемость штамповок. Без применения защитных технологических покрытий увеличивается расход электроэнергии, нейтральных газов, абразивных и режущих материалов, травильных растворов.

- В этом году на V конкурсе инновационных проектов, организованном ЦАГИ, вы завоевали третье место, за эту самую историю?

- «Призовая» разработка проводилась по более близкому мне направлению – жаростойким покрытиям, которые наносятся на теплонагруженные детали камеры сгорания – «сердца» газотурбинного двигателя. Нашим коллективом было разработано и успешно апробировано жаростойкое стеклокерамическое покрытие ВЭС-104М, работоспособное при температурах 1100–1150°С, и технология его ремонта.

В конкурсе участвовал целый ряд предприятий, экспертизу прошли 50 проектов, из которых шесть работ вышли в финал. И среди этих шести наша технология стала «бронзовым» призером. Сейчас разработанная технология получения сухого шликера жаростойкого стеклокерамического покрытия ВЭС-104М для защиты сплава ВЖ171 внедрена в производство ВИАМ.

Функциональные свойства жаростойкого стеклокерамического покрытия определяются не только его химическим составом, но и высокой прочностью сцепления с защищаемым сплавом. Наличие сколов покрытий на изделиях недопустимо. Для людей, не являющихся специалистами в данной области, будет иллюстративным пример из бытовой сферы – на эмалированных изделиях мы можем наблюдать небольшие сколы и участки, с которыми соприкасается оснастка при обжиге эмали на этих изделиях. Похожие проблемы в нашей высокотехнологичной сфере мы уже решили, например, для покрытия ВЭС-104М разработали безобжиговую энергоэффективную технологию его ремонта.

После нанесения жаростойкое стеклокерамическое покрытие подвергается обжигу на деталях, формируется защитный плотный слой. В редких случаях, когда возникают технологические трудности, например, защищаемый сплав обладает особыми свойствами на каком-то небольшом участке детали, сцепление на котором затруднено, или же в промышленных условиях поверхность оказалась загрязнена, недостаточно хорошо обработана, в месте локального скола можно нанести специальную ремонтную суспензию. Для ремонта не требуется дефицитных импортных компонентов, оно формируется в сушильном шкафу при температуре, близкой к комнатной. После этого деталь с нанесенным ремонтным покрытием можно применять в конструкции. Это очень рационально в условиях промышленного производства, так как позволяет снизить энергоемкость и трудоемкость процесса за счет исключения переэмалирования. Высокая эффективность ремонтной технологии была продемонстрирована в ходе высокотемпературных испытаний на жаростойкость сплава ЭП648 с покрытием ВЭС-104М с ремонтом дефектов в условиях высокоскоростного газового потока.

Развитие данного направления предусматривает разработку технологии нанесения покрытия ВЭС-104М на детали из жаропрочных сплавов на никелевой основе, полученные с применением аддитивных технологий.

Работы по созданию покрытия ВЭС-104М также получили развитие в моей диссертационной работе, в результате которой впервые разработаны, теоретически и экспериментально обоснованы новые температуростойчивые реакционноотверждаемые покрытия для защиты при температурах 1200–1250°С жаропрочных азотированных никелевых сплавов на основе системы Ni–Co–Cr. Основным преимуществом покрытий является возможность формирования (обжига) покрытий при температурах, меньших или равных температуре эксплуатации. Это стало возможно за счет реализации эффекта реакционного отверждения, в ходе которого специальная модифицирующая добавка способствует формированию покрытия при более низких температурах. Необходимость разработки реакционноотверждаемых покрытий обусловлена тем, что обжиг традиционных эмалевых покрытий проводят при температурах, на 200–300°С выше температуры эксплуатации. Таким образом, обжиг традиционных стеклоэмалевых покрытий для защиты деталей из жаропрочных никелевых сплавов при температурах 1200–1250°С необходимо было бы проводить при 1450–1500°С, что привело бы к разупрочнению, короблению и потере прочностных свойств защищаемых сплавов. 22 декабря 2020 года я успешно защитила диссертацию по данной теме.

- Поздравляем! Вы теперь кандидат наук!

- Спасибо большое! Теперь ожидаем решение Высшей аттестационной комиссии.

Каждый год сотрудники нашего сектора и лаборатории стараются завершить с новыми результатами. В этот раз это удалось мне. Особенно приятно было услышать на защите отзыв моего научного руководителя – советника генерального директора Станислава Сергеевича Солнцева – автора монографий, лауреата премии Правительства РФ, Заслуженного изобретателя РФ, обладателя золотого знака «За заслуги перед ВИАМ» I степени. Станислав Сергеевич отметил, что день защиты – это особенный день, потому что, наконец, удалось создать покрытие, рабочая температура которого практически приблизилась к температуре эксплуатации защищаемого сплава.

- Планируете развивать эту тематику и дальше?

- Да, безусловно, мы планируем развивать научное направление реакционного отверждения не только в области жаростойких эмалей, но расширить область применения реакционноотверждаемых покрытий на другие виды сплавов в сфере защитных технологических покрытий. Научный интерес представляет реализация эффекта реакционного отверждения в ходе кратковременного воздействия, например, в ходе термической обработки с применением защитных технологических покрытий, когда время температурного воздействия составляет не более 10 часов.

К совершенствованию уже успешно применяемых в течение многих десятилетий покрытий всегда стимулирует сотрудничество с крупными отечественными предприятиями. Так, например, с ОДК-Климов в производственных условиях мы осуществили апробацию жаростойкого стеклокерамического покрытия ВЭС-104М и разработанной технологии его ремонта. Отрадно, когда опыт ученых и опыт сотрудников завода объединяются, это способствует совершенствованию разработанных технологий. Сейчас покрытие ВЭС-104 и технологии его ремонта уже включены в конструкторскую документацию на двигатели-демонстраторы разработки ОДК-Климов. Этим демонстраторам предстоят испытания, и, надеюсь, будет дано положительное заключение о возможности внедрения нашего покрытия и эффективной безобжиговой технологии его ремонта.

- Какие вопросы решает ученый на производстве, если все методики отработаны?

- Личное присутствие способствует оперативному освоению технологических решений, которые мы предлагаем в ходе выполнения НИР. На заводах применяются отработанные технологии. Но чтобы эффективно продемонстрировать преимущества новейшего материала на заводском оборудовании, конечно, должен обязательно присутствовать разработчик.

В настоящее время наша задача – не только удержать тот высокий уровень, который был достигнут в области разработки покрытий в Советском Союзе, но и предложить что-то новое, основываясь на выдающейся научной и практической базе ВИАМ. Огромный вклад в развитие направления покрытий в ВИАМ принадлежит Валентине Алексеевне Розененковой, кандидату технических наук, лауреату премии Совета Министров СССР, премии Правительства РФ (дважды), Заслуженному изобретателю РСФСР, обладателю золотого знака «За заслуги перед ВИАМ» I степени. Валентина Алексеевна руководила нашим сектором более 40 лет и активно участвовала во внедрении разработанных ею покрытий на авиационных предприятиях по всему Советскому Союзу. Наши сотрудники подсчитали, что только на одном из предприятий в ходе внедрения покрытий она в совокупности провела 6 лет.

В развитии научных направлений сектора и лаборатории в целом мы уходим от традиционных подходов. Способы получения покрытий путем увеличения общей тугоплавкости практически исчерпали свои возможности. Перспективные материалы и покрытия будут разработаны на основании научных и технологических новшеств и применении компонентов с особыми свойствами, отличными друг от друга, каждый из которых вносит свой вклад в композиционную структуру и комплекс свойств материала. Это касается и жаростойких, и защитных технологических покрытий.

- Возможно ли в будущем создать некое универсальное покрытие?

- Нет, универсального покрытия не существует, так как требования к покрытию обусловлены свойствами защищаемого материала – никелевых жаропрочных сплавов, титановых сплавов, конструкционных и коррозионностойких сталей, которые постоянно совершенствуются и никогда не потеряют своей значимости. ВИАМ является лидером в разработке различных типов материалов. Но универсального покрытия быть не может, поэтому лаборатория должна постоянно работать, решая новые задачи по разработке защитных покрытий.

Это правило справедливо и для направления неорганических пигментов, которые мы разрабатываем и изготавливаем для коллег из лаборатории лакокрасочных материалов и покрытий. Пигменты – это ответвление от основного направления разработок сектора, основная масса их была разработана лакокрасочной лабораторией, нашей – только часть, связанная с высокими температурами синтеза. Однако это направление также представляет для нас большой интерес. Традиционный твердофазный синтез – комплекс превращений, который протекает при получении пигментов – мне интересен, так как проводить работы на основе данной технологии я начала еще в университете. Меня интересует не только «работа руками», но и научное изыскание процесса, исследование реакций, которые протекают в композиции и приводят к некому новому интересному результату.

- Вам удалось стать лучшим наставником года. Кому вы передали свой опыт?

- На выполнение любых задач меня вдохновляет мой наставник, Станислав Сергеевич Солнцев. Он становился лучшим наставником в 2017 и 2018 годах, когда я была молодым специалистом. Критериями оценки эффективности наставника являются результаты его подчиненного, молодого специалиста. Благодаря совместной работе и его наставничеству, мне удалось получить и успешно выполнить проект в рамках гранта РФФИ, выпускать научные публикации, успешно развивать тематические и хоздоговорные работы. Совместный патент №2661942 «Жаростойкое покрытие» (авторы Е.Н. Каблов, С.С. Солнцев, В.А. Розененкова, В.С. Денисова) был отмечен дипломом «100 лучших изобретений России-2018» Федеральной службы по интеллектуальной собственности. Очень приятно, что наша деятельность была высоко оценена руководством института.

Закалка и опыт моих руководителей, трудоспособность и высокая мотивация помогли мне стать наставником для сотрудника нашего сектора – техника Власовой Ольги, выпускнице МГТУ им. Н.Э. Баумана, замечательной, скромной и очень талантливой сотруднице. В работе, которую мы сейчас вместе выполняем, всю научно-техническую документацию разработала и оформила она сама, и указана как первый автор – она просто умница. И во многом благодаря ей наш тандем – среди лучших в этом году в конкурсе наставников.

- Вы хотели бы повторить этот опыт?

- Да, но еще больше желаю, чтобы молодые специалисты, как говорил Леонардо да Винчи, превосходили бы своих учителей.

- Чувствуется, что вы глубоко неравнодушны к делу, которым занимаетесь. Как вы пришли к профессии?

- Основным принципом для меня по окончании школы был выбор в пользу профессии, связанной с созиданием. В год моего выпуска особую популярность приобретала специальность «государственное и муниципальное управление» взамен тренда на юристов и экономистов. Однако меня интересовало что-то существенное, важное, что можно производить в результате своего умственного труда, продукт, ныне именуемый «инновацией» – внедренное новшество. Такие разработки должны составлять экономическую мощь современного развивающегося государства.

Мне посчастливилось попасть в РХТУ им. Д.И. Менделеева на кафедру стекла и ситаллов, которую заканчивали практически все мои коллеги по лаборатории, в том числе руководство. В приемной комиссии с таким увлечением рассказывали о кафедре, повлияв на выбор абитуриентов, в том числе и мой, поэтому не удивительно, что благодаря руководству кафедры она сейчас занимает лидирующие позиции в университете, а большинство ее выпускников работают по специальности.

Мой научный руководитель, Людмила Алексеевна Орлова, обладающая званием Почетного работника высшего профессионального образования РФ, которая также является наставником ряда моих коллег, до сих пор способствует нашей работе. Именно Людмила Алексеевна Орлова привела меня в ВИАМ. У нее и сейчас остаются тесные контакты с нашим институтом и с вузом, и мне посчастливилось попасть в сектор, которым ныне руковожу.

- Сколько лет счастья уже насчитываете?

- 20 января исполнилось семь лет с момента моего прихода в ВИАМ.

- Отмечали?

- Нет, конечно. Очень много работы, несмотря на начало года уже нужно оперативно решать задачи.

Но и тогда, и сейчас я благодарю судьбу за то, что принята на работу в ВИАМ – выдающееся предприятие, полностью оснащенное современным оборудованием, с высококвалифицированными сотрудниками, которые четко понимают вектор развития. Успешное функционирование института является результатом работы Генерального директора, академика РАН Евгения Николаевича Каблова, его заместителей, которые позволяют институту обеспечивать разработки на высочайшем уровне. Я с гордостью всем рассказываю о том, где работаю!