«Норникель» начал прототипирование новейших сплавов на основе никеля и кобальта, востребованных в авиационном, космическом, атомном, химическом и нефтегазовом секторах экономики. Работы по выплавке ведутся на базе Кольского дивизиона компании.

Особые свойства сплавам придает рецептура — химический состав, в котором массовая доля никеля превышает 50% (и иногда достигает 90%), а кобальта составляет до 20%. К этим свойствам относятся жаропрочность, стойкость к повышенным температурам, устойчивость к агрессивным средам (кислоты и щелочи), а также способность выдерживать высокие нагрузки при экстремально низких температурах. Одним из ключевых параметров, определяющих уровень этих свойств, является высокая чистота сплава, или минимальное содержание неметаллических включений. Такие включения являются причинами зарождения трещин — очагами, где формируются дефекты в процессе эксплуатации изделий при высоких внешних нагрузках или температурах.

«Сегодня объем рынка никелевых сплавов составляет около 10 млрд долл. США в год. Ожидается, что через пять лет данный рынок увеличится на 8–10%. Это отличная возможность для компании выйти на новые рынки сбыта продукции с добавленной стоимостью и активно развивать спрос на никель, стратегический металл для компании», — прокомментировал директор департамента маркетинга Денис Шарыпин.

Особое внимание в процессе инновационной выплавки уделяется методам рафинирования расплава. Применение никеля и кобальта даже самой высокой чистоты не гарантирует отсутствие вредных примесей в сплаве. В качестве рафинирующих добавок используют редкоземельные металлы.

«Мы проводим сравнение не только способов выплавки сплавов из никеля и кобальта, но и методов рафинирования полученных расплавов. Это открывает возможность сравнительного анализа методов рафинирования и их эффективности при использовании в качестве основных шихтовых материалов никеля и кобальта различных марок», — прокомментировал руководитель проектов департамента технологических инноваций Виктор Кучеряев.

Первичный сравнительный анализ методами высокоразрешающей электронной микроскопии показывает параметры дисперсности и химического состава неметаллических включений, а также позволяет локализовать их в структуре металла. Наиболее чувствительными свойствами никелевых сплавов к содержанию загрязнений являются длительная прочность, ползучесть и циклическая усталость. Эти измерения показывают, как будет вести себя деталь из полученного сплава в реальных условиях эксплуатации.
Кроме рецептуры сплавов важным фактором является соблюдение технологических параметров деформации и термической обработки. Большинство никелевых сплавов, используемых в авиационной и космической отраслях, очень чувствительны к технологическим параметрам, и отклонение температурного режима всего на 5 ? приводит к необратимым изменениям в микроструктуре и браку продукции.

В ближайших планах — второй этап испытаний новых сплавов, в ходе которого запланирована отработка термомеханических параметров ковки, горячей прокатки и термической обработки, которые позволят получить оптимальные для заказчиков показатели микроструктуры, кратковременной, длительной и усталостной прочности, а также стойкости к коррозии и агрессивным средам.

«Полный цикл исследований, включающий лабораторное и полупромышленное прототипирование совместно с ведущими R&-центрами и потенциальными потребителями, позволяет увеличить ценность металлов «Норникеля», а также провести испытания в реальных условиях эксплуатации уже на ранних стадиях исследовательского цикла. Вовлечение же собственного никеля и кобальта позволяет оптимизировать затраты на производство никелевых сплавов, где доля металлов компании составляет от 50% и более», — прокомментировала директор департамента технологических инноваций Анна Коротченкова.