Об интерметаллидах и не только…

Интервью с ведущим научным сотрудником лаборатории титановых сплавов Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ), кандидатом технических наук, доцентом Павлом Васильевичем Паниным.

Молодой ученый разрабатывает новые конструкционные и жаропрочные сплавы на основе титана и интерметаллидов, принимает участие в их апробации и внедрении в перспективные изделия авиационной техники. Свою работу он успешно совмещает с профессиональным хобби – теорией и практикой технического перевода.

П.В. Панин награжден Золотой медалью Федерации космонавтики России, автор более 50 публикаций.

– Павел Васильевич, поздравляю Вас с предстоящим выходом в свет монографии и подготовкой к печати второго научного труда! Расскажите, пожалуйста, о чем эти работы?

– В первой монографии наш научный коллектив, в частности мои коллеги – д.т.н. Надежда Алексеевна Ночовная, к.т.н. Ольга Анатольевна Базылева и к.т.н. Дмитрий Евгеньевич Каблов – обобщил и проанализировал опыт отечественных и зарубежных исследователей в области создания и промышленного внедрения интерметаллидных сплавов на основе алюминидов титана и никеля. Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью создавать материалы нового поколения, обеспечивающие высокие рабочие температуры, жаропрочность и термическую стабильность структуры. Отдельное внимание мы уделили опыту ВИАМ и привели результаты собственных исследований в области жаропрочных интерметаллидов.

Сегодня мы с коллегами заканчиваем подготовку второй монографии – «Практическое руководство по металлографии сплавов на основе титана и его интерметаллидов». Ее основная цель – продемонстрировать и описать многообразие структурно-фазовых состояний титановых сплавов разных классов, разработанных в ВИАМ и имеющих маркировку из начальных литер «ВТ» и «ВИТ» («ВИАМ-титан», «ВИАМ-интерметаллид-титан»). Последние, кстати, раньше имели обозначение «ВТИ», которое со временем заменили на «ВИТ», чтобы избежать разночтений при маркировке теплоизоляционных материалов.  Поэтому, например, сплав ВТИ-4 был разработан раньше, чем ВИТ1, однако об этом интересном факте за пределами ВИАМ далеко не все знают. Фактически монографию можно назвать атласом микроструктур титановых и интерметаллидных сплавов как в литом состоянии, так и после различных видов обработки. В книге мы рассмотрели более 50 отечественных сплавов, начиная от ВТ1 и заканчивая самым «молодым» на настоящий момент паспортизованным сплавом под маркой ВТ47.

Подготовка упомянутых монографий стала возможной благодаря проводимому в ВИАМ конкурсу на создание монографий по современному материаловедению. Пользуясь случаем, я хотел бы поблагодарить сотрудников редакционно-издательского отдела ВИАМ за их неоценимую помощь в подготовке наших рукописей к публикации.

Полагаю, монографии будут полезны многим коллегам из авиационной, космической, судостроительной, медицинской и смежных с ними отраслей, в которых велика доля использования титановых сплавов. Кроме того, вторая монография будет востребована практикующими металловедами-исследователями, технологами и работниками заводских лабораторий металлургических предприятий, осуществляющих контроль качества выпускаемой продукции.

– Почему Вы выбрали именно титан своей специализацией?

– В МАТИ – Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского (МАТИ–РГТУ, с 2015 года объединен с Национальным исследовательским университетом МАИ), куда я поступил в 2000 году, был открыт прием на специальность «Материаловедение и технология новых материалов». Меня заинтересовало в названии специальности слово «новые». Уже с третьего курса я начал проводить лабораторные занятия со студентами второго курса и работать на выпускающей кафедре «Материаловедение и технология обработки материалов», которую возглавлял и ныне руководит ею академик РАН, профессор Александр Анатольевич Ильин – основатель научной школы по водородной обработке титановых сплавов.

Когда я только пришел устраиваться на кафедру, мечтая заниматься научной деятельностью, со мной произошел случай из серии «нарочно не придумаешь». Меня вызвали на собеседование к будущему научному руководителю, сейчас уже профессору, д.т.н. Светлане Владимировне Скворцовой. На вопрос о моих целях я заявил, что пришел ни много ни мало – «написать докторскую диссертацию» (при этом даже до диплома бакалавра мне оставалось учиться еще два года, не говоря уже об аспирантуре). Позже коллеги надо мной шутили: «Зато тебя сразу все на кафедре запомнили!».

На кафедре мне довелось поработать на легендарных ДРОНах – отечественных аппаратах для рентгеноструктурного анализа. Я углубленно занимался освоением методик, позволяющих исследовать закономерности текстурообразования, остаточные напряжения, рекристаллизацию в титановых сплавах. В этой области я многое почерпнул из богатого опыта профессора, д.т.н. Сергея Яковлевича Бецофена.

Получив степень магистра техники и технологии, я поступил в очную аспирантуру и остался работать на кафедре. Преподавал, занимался наукой, выступал с докладами на конференциях, отвечал за молодежную науку на факультете – несколько лет являлся ученым секретарем, а позже – ведущим секции №1 «Материаловедение и технология материалов» в рамках традиционной Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», ежегодно проводимой в МАТИ в канун Дня космонавтики. На кафедре мне также посчастливилось встретить мою будущую супругу – специалиста по титановым сплавам функционального назначения.

Так, на протяжении более десяти лет, пройдя путь от студента до доцента, я работал в коллективе научной школы по титановым сплавам для медицинского применения.

– Как же Вы оказались в ВИАМ?

– За время работы в МАТИ я несколько раз принимал участие в конференциях и научных школах для молодежи, проводимых в ВИАМ, где и заинтересовался авиационным материаловедением, начал читать статьи виамовцев по данной тематике. Особенно меня привлекло интервью Генерального директора ВИАМ, академика РАН, профессора Евгения Николаевича Каблова, опубликованное в журнале «Наука и жизнь» (№4, 2010), в котором речь шла о волнах Кондратьева – так называемых технологических укладах. Поэтому в ВИАМ в 2012 году я пришел целенаправленно, причем хотел попасть именно в лабораторию «Титановые сплавы для конструкций планера и двигателя самолета», чтобы иметь возможность использовать все имеющиеся новые знания об этих уникальных материалах. Лабораторию возглавляла доктор технических наук Надежда Алексеевна Ночовная, которая воспитала в профессиональном плане нынешних начальников секторов лаборатории – кандидатов технических наук  Е.Б. Алексеева, О.С. Кашапова, А.С. Кочеткова, А.Л. Яковлева. Именно Надежда Алексеевна в 2009 году выступила моим официальным оппонентом на защите кандидатской диссертации. Она требовательный, но справедливый руководитель, а также талантливый организатор и педагог. Я многому у нее научился, за что очень благодарен!

Деятельность нашей лаборатории курируют заместитель генерального директора по металлическим материалам, к.т.н. Владислав Валерьевич Антипов и начальник научно-исследовательского отделения, к.т.н. Виктория Александровна Дуюнова. Фактически, усилия руководства института и понимание перспектив позволяют нашей лаборатории быть без преувеличения одной из ведущих в России в области титановых сплавов. Во многих изделиях авиационной техники и в двигателестроении – всегда в спецификации вы найдете титановые сплавы ВИАМ.

Работая в институте, я стараюсь не терять связь со своей родной кафедрой. Так, на протяжении нескольких лет меня приглашали в государственные комиссии по приему выпускных экзаменов и защите квалификационных работ бакалавров. Интересно также отметить, что МАТИ (ныне МАИ) является альма-матер и для многих сотрудников нашей лаборатории – моих коллег к.т.н., доцента Д.А. Дзуновича, к.т.н. Е.Б. Алексеева, к.т.н. А.Л. Яковлева, ведущего инженера А.А. Ширяева и других.

– Оказал ли влияние на Ваши взгляды и цели переход из вуза в отраслевой институт?

– Однозначно да! После перехода в ВИАМ – ведущий отечественный материаловедческий научный центр, я по-другому стал смотреть на многие вещи, в частности, на прикладную составляющую научных исследований. Вузовская наука близка к академической и несколько оторвана от реального промышленного производства. В отраслевом институте мы видим воплощение наших идей в конкретном изделии, и это накладывает определенный отпечаток – ответственность. Наш материал обязан быть надежным, а детали из него не должны разрушаться в уже эксплуатируемых изделиях.

Основная задача разработчика нового материала – не просто разработать сплав, а приложить все усилия, чтобы он не остался на полке. Вторая важная задача – совершенствование уже существующих сплавов, их адаптация под новые условия работы. Наконец, третья задача заключается в разработке технологий получения и обработки материала.

– Насколько Вам удалось преуспеть в решении поставленных задач?

– За пять лет работы в ВИАМ при моем непосредственном участии разработаны и запатентованы четыре новых сплава. Двум из них уже присвоены марки ВТ44 и ВТ45 – эти экономнолегированные сплавы по своему назначению относятся к конструкционным. Два других сплава созданы на основе эквиатомного алюминида титана TiAl (они получили название «гамма-сплавы») и являются жаропрочными – в ближайшее время им предстоит пройти процедуру общей квалификации (паспортизации) с присвоением соответствующих марок.

Концепция «экономного легирования» предусматривает замену ряда дорогостоящих легирующих элементов в сплавах на недефицитные элементы, имеющие относительно небольшую стоимость или входящие в состав наиболее доступных лигатур. В результате удается снизить себестоимость полуфабрикатов и готовых изделий без существенного проигрыша в механических и эксплуатационных свойствах.

Немаловажная задача, которую мы решаем с коллегами – начальниками секторов Алексеем Сергеевичем Кочетковым и Лидией Ивановной Рассохиной, – разработка технологии высокоточного литья отливок турбинных лопаток из упомянутых выше жаропрочных гамма-сплавов для абсолютно нового отечественного авиационного двигателя большой тяги ПД-35.

Из наших гамма-сплавов планируется изготавливать лопатки турбины низкого давления этого двигателя, что, несомненно, является важным шагом вперед. До настоящего времени известен только один успешный пример применения сплавов данного класса: из гамма-сплава марки 48-2-2, запатентованного еще в 1989 году, изготовлены рабочие лопатки двух последних ступеней турбины низкого давления двигателя GEnx-1B американской корпорации General Electric для самолета Boeing 787 Dreamliner. Лопатка из гамма-сплава в два раза легче аналогичной никелевой! Однако в практике отечественного двигателестроения лопатки турбины никогда не изготавливали из интерметаллидов титана. Но мы идем в ногу со временем и через несколько лет надеемся увидеть наши новые сплавы в реальном изделии. Будут ли они получены по литейной или аддитивной технологии – покажет время. Но то что это будут сплавы ВИАМ – вопрос решенный!

– Как проходит Ваш день в институте?

– Еще с вечера я готовлю для себя план следующего дня, потому что количество задач, которые мне предстоит решить, достаточно велико. С утра я проверяю электронную почту, смотрю, есть ли важные сообщения или неотложные поручения. Далее начинается кропотливая научная деятельность. Это анализ литературы, работа с библиотечными данными, например, просмотр новых статей – я подписан на несколько электронных изданий, которые уведомляют о выходе новых публикаций, с которыми я стараюсь незамедлительно ознакомиться.

– На языке оригинала?

– Шутя, скажу так: кроме китайского. По второму образованию я лингвист-переводчик. Еще в школе я дополнительно занимался английским языком, а потом увлекся им настолько, что решил окончить лингвистическую академию, а после защиты диплома даже преподавал в ней технический перевод, теоретическую грамматику и практику перевода.

Большинство научных статей опубликованы на английском, поэтому знание языка очень помогает в работе: нет сложностей ни с чтением профессиональной литературы, ни с подготовкой докладов и выступлением на международных конференциях во Франции, Нидерландах, США, где мне доводилось участвовать. Сейчас я увлечен стилистическими особенностями русского и английского языков, сравнением теории и практики технического перевода. Мое хобби неразрывно связано с основной специальностью: мне интересны синтаксические и грамматические аспекты научного стиля, патентная лексика. Я и сам имею опыт описания изобретений и успешного прохождения процедуры подачи патентных заявок и получения патентов. В соавторстве с коллегами по институту я подготовил три патента на новые титановые сплавы. При этом я хотел бы отметить заслуги Управления «Интеллектуальная собственность» ВИАМ, которым руководит кандидат юридических наук Елена Анзоровна Алешина, специалист в области патентного права и защиты интеллектуальной собственности. Сотрудники ее управления помогают разработчикам пройти все инстанции, которые стоят на пути к долгожданному патенту Российской Федерации. Этот документ всегда очень приятно держать в руках как результат многолетней работы, который зафиксирован и охраняется государством. Один из наших патентов на интерметаллидный гамма-сплав даже был отмечен дипломом в номинации «100 лучших изобретений России – 2016»!

Вообще, благодаря администрации ВИАМ, сотрудникам созданы все условия для профессионального погружения и развития. Конкретно в нашу лабораторию своевременно поступает новое дорогостоящее оборудование, которое позволяет проводить исследования на мировом уровне. А это, в свою очередь, помогает в подготовке публикаций в ведущих научных журналах. Весомым фактором является наличие в институте хорошо оснащенной технической библиотеки с большим читательским фондом и множеством подписок на научно-технические журналы. Мы подключены ко многим отечественным реферативным базам и международным системам цитирования, где без труда можно отыскать нужные публикации. С точки зрения обмена опытом очень важны и полезны научные конференции, проводимые в ВИАМ, в том числе при поддержке РФФИ.

– Означает ли получение патента обязательное начало прикладного использования сплава?

– Безусловно, получив патент, мы не останавливаемся, а лишь фиксируем достижения и технические решения, которые мы разработали, чтобы эксклюзивными правами на них не смогли воспользоваться конкуренты. Работа с новым сплавом продолжается в области отработки технологий. Этот этап самый сложный и длительный, требует большой концентрации внимания и научного знания. Кроме того, часто требуется апробация наших технологий на промышленном оборудовании – тогда мы осуществляем авторский надзор уже на предприятиях отрасли, таких как, например, ПАО «ОДК-УМПО», ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», АО «НПЦ газотурбостроения «Салют», и это далеко не полный список. Предприятия нам доверяют, и мы обязаны это доверие оправдать! Но прежде чем новый сплав воплотится в изделии, необходимо убедить конструктора в целесообразности его применения, показав преимущества перед уже известными аналогами. А доказательством конкурентоспособности наших сплавов является комплекс механических и эксплуатационных свойств. В этой связи хотел бы отметить продуктивное сотрудничество с Объединенной двигателестроительной корпорацией, куда входят несколько организаций, в том числе АО «ОДК-Авиадвигатель» и ПАО «ОДК-Сатурн».

– Чем Вам еще ежедневно приходится заниматься?

– Одной из моих задач как научного сотрудника, конечно же, является проведение исследований. Я специализируюсь на структурном анализе, работаю на современном рентгеновском дифрактометре Bruker D8 ADVANCE. Этот прибор позволяет решать очень широкий круг задач – от качественного и количественного фазового анализа до анализа текстур и остаточных напряжений. Из множества частных исследовательских задач, которыми я занимаюсь, хотел бы выделить анализ макронапряжений. Сейчас в ВИАМ идет активная работа по разработке технологий электронно-лучевой сварки титановых сплавов, при этом важно, чтобы после сварки и термообработки в изделии не оставалось внутренних напряжений. Если их не устранить, то деталь может разрушиться при нагрузках, значительно меньших паспортного предела текучести материала.

– Вы, наверное, привыкли постоянно учиться, а в школе и в университете были отличником?

– Учиться я любил всегда, и сейчас, после окончания двух вузов и аспирантуры, я постоянно занимаюсь самообразованием – много читаю, пишу, стараюсь развиваться. Возможно, сказалась профессиональная направленность моих родителей. Отец – инженер связи, мама по образованию специалист по оптическим системам, после окончания института была распределена на знаменитую «Энергию». Склонность к техническим специальностям я начал проявлять уже в старших классах – всегда отлично успевал по математике, физике и химии, но и остальные предметы не упускал из вида.

В университете тоже учился на «отлично», был лауреатом стипендий Президента и Правительства РФ. По окончании шестого курса Ученый совет МАТИ принял решение удостоить меня Золотой медали «За отличие в учебе» как лучшего выпускника 2006 года – эта медаль 900-й пробы ежегодно вручается одному выпускнику из всего курса. Всегда с замиранием сердца вспоминаю волнительный момент награждения – в то время торжественная церемония проводилась в Колонном зале Дома Союзов на Большой Дмитровке.

– Есть ли у Вас профессиональная мечта?

– Как специалист, разработчик, технолог, я бы очень хотел стать свидетелем успешного применения новых сплавов, созданных при моем участии, в изделиях авиационной техники – в таких случаях мы говорим: «Сплав полетел»!