Каблов, Евгений Николаевич — ПЕРСОНА ТАСС
Родился 14 февраля 1952 г. в пос. Спиртзавод Теньгушевского района Мордовской АССР (ныне — пос. Дачный того же района Республики Мордовия) в семье Николая Дмитриевича и Серафимы Михайловны Кабловых. Отец — участник Великой Отечественной войны, был директором Темниковского сельскохозяйственного техникума (ныне — Темниковский сельскохозяйственный колледж). Мать работала бухгалтером в Темниковском лесокомбинате.
В 1974 г. с отличием окончил Московский авиационный технологический институт им. К. Э. Циолковского (впоследствии МАТИ — Российский государственный технологический университет им. К. Э. Циолковского) по специальности «инженер-металлург».
В 1983 г. стал кандидатом технических наук, в 1995 г. защитил диссертацию доктора технических наук по теме «Повышение эксплуатационных характеристик литых лопаток газотурбинных двигателей на жаропрочных никелевых сплавов путем управления процессом структурообразования при кристаллизации». Профессор (1996). В 1997 г. избран членом-корреспондентом Российской академии наук (РАН), в 2006 г. — академиком РАН. Является членом президиума РАН и членом бюро Отделения химии и наук о материалах Академии наук, заместителем председателя Научного совета РАН по материалам и наноматериалам.
После окончания института начал работать во Всесоюзном научно-исследовательском институте авиационных материалов (ныне — Всероссийский НИИ авиационных материалов, ВИАМ; Москва). В 1974-1983 гг. — инженер, затем старший и ведущий инженер, начальник сектора института. В 1983-1988 гг. — освобожденный секретарь парткома ВИАМ. С октября 1988 г. занимал должность заместителя генерального директора по научной работе ВИАМ.
С декабря 1996 г. является генеральным директором Всероссийского НИИ авиационных материалов.
Одновременно с сентября 2001 г. по н. в. — профессор кафедры наноматериалов факультета наук о материалах Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. По совместительству заведует базовыми кафедрами ВИАМ: «Авиационное материаловедение» Московского авиационного института (МАИ), которая была создана под руководством Каблова еще в 2002 г. (в МАТИ; в 2016 г. институт был присоединен к МАИ), а также «Материаловедение» Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана (с 2010 г.).
Президент Ассоциации государственных научных центров РФ «Наука» (с 2005 г.).
В июле 2017 г. зарегистрирован кандидатом на пост президента РАН. Выдвинут бюро Отделения химии и наук о материалах и 133 членами Академии наук. 31 августа его кандидатура утверждена правительством РФ.
Евгений Каблов — ученый в области материаловедения. Под его руководством созданы научные и технологические основы получения полимерных и металлических композиционных материалов, интерметаллидных (химическое соединение двух и более металлов) и других сплавов. При его участии в ВИАМ были разработаны конструкционные и функциональные материалы нового поколения, которые применяются в летательных аппаратах, газотурбинных двигателях, аэрокосмической технике, внедрен процесс поверхностного модифицирования при литье рабочих лопаток турбины, что повысило ресурс работы авиационных двигателей в 3-4 раза. Созданные в ВИАМ алюминий-литиевые сплавы применяются в самолетах Бе-103, Бе-200, Ту-204, новые композиты используются в конструкциях пассажирских самолетов Sukhoi Superjet 100 («Сухой Суперджет 100», SSJ100) и МС-21, стеклопластик и углепластики применяются при изготовлении узлов нового авиадвигателя ПД-14.
Председатель научно-технического совета автономного учреждения «Технопарк-Мордовия» (с 2011 г.).
Член попечительского совета Фонда перспективных исследований, научно-технического совета Военно-промышленной комиссии РФ, президиума научного совета при Совете безопасности РФ. Член научно-технического совета при совете директоров АО «Роснано» и член совета директоров управляющей компании «Роснано». Член правления ассоциации «Лига содействия оборонным предприятиям».
Лауреат Государственной премии СССР 1987 г. в области науки и техники, Государственной премии РФ 1999 г. в области науки и техники (за коллективную работу «Сверхлегкие сплавы в авиакосмической технике»), Государственной премии РФ 2014 г. в области науки и технологий (2015, «за разработку нового поколения высокотемпературных конструкционных и функциональных материалов и создание в целях импортозамещения высокотехнологичных малотоннажных производств материалов и технологий для авиационной, ракетно-космической и специальной техники»), премий правительства РФ (2002, 2011).
Награжден орденами Почета (1998), «За заслуги перед Отечеством» III (2008) и IV (2002) степеней. Имеет почетную грамоту президента РФ (2012).
Среди наград: премия им. П. П. Аносова президиума РАН (1996; за цикл работ «Материаловедение конструкционных сплавов нового поколения на основе интерметаллических соединений»), золотая медаль им. Д. К. Чернова РАН (2009; за совокупность работ «Жаропрочные сплавы, технология получения монокристаллических лопаток с защитными покрытиями для авиационных, силовых и энергетических газотурбинных установок»), международные премии им. А. Н. Туполева (2015) и им. А. П. Карпинского в области материаловедения (2006) и др.
Почетный доктор Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева (2012), почетный профессор Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева — КАИ (2015) и Пермского национального исследовательского политехнического университета (2017).
Заслуженный деятель науки Республики Мордовия (2017), Почетный деятель науки и техники Москвы (2012).
Почетный гражданин Республики Мордовия (2012), почетный житель Басманного района Москвы (2016).
Автор и соавтор более 360 опубликованных научных статей, 250 отечественных и зарубежных патентов на ряд материалов и технологий. Среди них статьи: «Жаропрочность никелевых сплавов» (1998, в соавторстве), «Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия» (2001), «Монокристаллические жаропрочные сплавы для газотурбинных двигателей» (2011, в соавторстве), «Свойства полимерных композиционных материалов после воздействия открытого космоса на околоземных орбитах» (2012, в соавторстве), «Композиты сегодня и завтра» (2015), «Перспективные покрытия для защиты от коррозии углеродистых сталей» (2016, в соавторстве) и др.
Женат, имеет двоих детей. Супруга Ольга Ивановна также окончила МАТИ. Сын Дмитрий — кандидат технических наук, начальник управления «Интеллектуальная собственность» ВИАМ. Дочь Татьяна — экономист по профессии.
tass.ru
Новые материалы и технологии — основа технологического лидерства
Фото: Редкие земли30 марта во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ) состоится IV Международная конференция «Аддитивные технологии: настоящее и будущее». Журнал «Редкие земли» является информационным партнером конференции.
Разработка и производство новых образцов авиационной и ракетно-космической техники всегда были неразрывно связаны с внедрением новых материалов, созданных на основе инновационных технологий. Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) с самого момента своего создания в 1932 году был и остается ведущим отечественным научным центром в области материаловедения. ВИАМ разрабатывает материалы, позволяющие реализовать самые смелые инженерные проекты, от которых зависит не только технологическое лидерство, но и безопасность нашей страны.
Сейчас мир стоит на пороге научно-технической революции – перехода к новому, шестому технологическому укладу, в котором материалам нового поколения, в том числе и с особыми свойствами, отводится ключевая роль. Это подтверждается тем фактом, что разработка материалов нового поколения и способов их конструирования – один из основных приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации. А одним из столпов, на котором будет строиться шестой технологический уклад, да и экономика новой формации – «экономика знаний», будут, по мнению Генерального директора ВИАМ, академика РАН Евгения Николаевича КАБЛОВА, аддитивные технологии.
Аддитивные технологии – центральный элемент системы
РЗ: Евгений Николаевич, почему аддитивным технологиям вы придаете такое большое значение?
В настоящее время технологическое лидерство развитых стран обеспечивается прорывными технологиями и последующим выводом на рынок инновационной продукции, а основным источником роста экономики этих стран является производство знаний и высоких технологий. Особенность сегодняшних реалий такова, что конкурентоспособность достигается не только и не столько высоким качеством предлагаемого продукта, сколько скоростью вывода инновационной продукции на рынок, для чего необходимо максимально сокращать срок «от идеи до изделия». И аддитивное производство, изначально разрабатывавшееся как технология быстрого прототипирования, как нельзя лучше для этого подходит. Без аддитивных и цифровых технологий, без широкого применения моделирования, компьютерного проектирования, использования новых материалов мы не сможем обеспечить конкурентоспособность нашей промышленности.
Если мы упустим этот момент, у нас не будет возможности создать мощную оборонную и гражданскую промышленность и в ближнесрочной перспективе войти в пятерку стран мира с наиболее развитой экономикой, о чем говорил Президент РФ В.В. Путин.
У нас сейчас много говорится о цифровых технологиях. Но все должно базироваться на понятных конкретных применениях этих технологий. Ведь цифровая экономика не ограничивается «интернетом вещей», блокчейном и тому подобным, о чем нам говорят СМИ. В первую очередь, цифровая экономика — это сквозные цифровые технологии, в том числе новые производственные технологии. И я считаю, что аддитивные и сопряженные с ними цифровые технологии — это основа кардинального преобразования промышленности России, предусматривающего повсеместное внедрение гибких автоматизированных производств для обрабатывающей промышленности.
Фактически меняется идеология промышленности. Традиционные технологии являются вычитающими — берется кусок материала и путем деформации или механической обработки удаляется лишнее. Как говорил Огюст Роден: «Беру глыбу и отсекаю от нее все лишнее. И получается идеальная скульптура». В отличие от традиционных, аддитивные технологии — добавляющие. Изделие создается из металлического или неметаллического порошка путем послойного наращивания в соответствии с трехмерной компьютерной моделью. Аддитивные технологии позволяют использовать ровно то количество материала, которое необходимо для готовой детали. Экономия сырья при использовании аддитивных технологий может достигать 85%. И самое главное, что аддитивные технологии позволяют получать изделия, которые традиционными методами — литьем, сваркой, давлением, деформацией — невозможно изготовить. А с помощью аддитивных технологий это можно сделать достаточно быстро, с минимальными затратами и минимальным отрицательным воздействием на окружающую среду.
Еще древние греки говорили: система — это конструкция, состоящая из большого количества элементов. Если не будет хватать даже одного элемента, система не будет функционировать. И аддитивные технологии — важнейший элемент технологического прогресса. Подчеркну, что необходимо помнить обо всех аспектах разработки и практического внедрения новых технологических процессов, не ограничиваясь их обсуждением и не упуская из виду самое главное — результат.
РЗ: Это сейчас происходит с аддитивными технологиями?
О них сейчас много говорят и пишут. То одни, то другие производители заявляют, что могут что-то сделать. Но на самом деле разработка и применение аддитивных технологий — процесс сложный, требующий комплексного, системного подхода. Особенностью новой отрасли аддитивных технологий является ее междисциплинарный и межведомственный характер, так как результат достигается в единстве технологических составляющих: материал – конструкция – математические модели – программное обеспечение – технологии – оборудование.
РЗ: В чем, по-вашему, должен заключаться системный подход?
Крайне необходима консолидация научных и образовательных организаций, промышленных предприятий вне зависимости от форм собственности и ведомственной принадлежности для решения следующих задач: во-первых, нужно разработать методы математического моделирования с дальнейшим построением вычислительной модели с учетом сложной топологии, методы анализа и синтеза сложных процессов, компьютерные системы автоматического проектирования и PLM-системы; во-вторых — продолжать исследования в области получения металлических и неметаллических порошковых композиций с заранее заданными свойствами и разрабатывать новые методы послойного синтеза; в-третьих — создавать методы построения гибких автоматизированных аддитивных производств;
в-четвертых — разрабатывать отечественное оборудование на базе отечественного программного обеспечения для снятия критической зависимости от зарубежных поставщиков.
Кроме того, безусловно, необходимо разработать систему подготовки высококвалифицированных кадров для аддитивного производства. Помните, как развивалась промышленность в нашем государстве? Для организации новых отраслей промышленности (например, авиационной, затем атомной и ракетно-космической) создавались учебные авиационные институты, заводы, профессионально-технические училища, техникумы. Недалеко от строящегося авиационного завода создавалось соответствующее КБ. Происходил естественный процесс перехода от одного уровня знаний, образования к другому. В результате были созданы соответствующие институты, которые обеспечивали производство знаниями в области материаловедения, самолетостроения, двигателестроения. Это дало видимый и значимый эффект, который сыграл большую роль в научно-технологическом развитии и укреплении обороноспособности нашего государства. Я считаю, что этот опыт нужно внедрять и сегодня.
РЗ: На каком уровне развития аддитивных технологий мы сейчас находимся?
Сегодня аддитивные технологии у нас находятся фактически в начале внедрения в реальное производство. ВИАМ в свое время определил три уровня реализации аддитивных технологий. Первый уровень — это изготовление моделей и оснастки, второй уровень — прототипирование, третий — ресурсная, «боевая» деталь, которую можно ставить на серийные изделия, например, авиационный двигатель. Наша цель сегодня — изготавливать как можно больше деталей именно третьего, серийного уровня.
Пока наша промышленность в этом плане отстает от зарубежных стран. Например, в США до 30 процентов изготавливаемых деталей относятся к третьему уровню, а 70 — к первым двум. В Европе и в Китае это соотношение — 15 к 85, при этом КНР уже занимает второе место по количеству исследований, которые выполняются в области аддитивных технологий. У нас же пока количество ресурсных деталей измеряется не в процентах, а в штуках.
Создавать свое
РЗ: Что нужно сделать для того, чтобы отрасль начала работать?
В Российской Федерации на момент, когда мы начали активное движение в этом направлении, проблема состояла в том, что не было ни материалов, ни оборудования, ни программного обеспечения отечественного производства. Мы были вынуждены все это импортировать. Машины, которые нам поставлялись, были чипированы или с закрытой платформой для того, чтобы можно было работать только на конкретном материале зарубежного производства.
Мы проанализировали зарубежный опыт в части разработки и внедрения аддитивных технологий. Так, в 22 странах созданы национальные ассоциации по аддитивным технологиям, объединенные в альянс GARPA — Global Alliance of Rapid Prototyping Associations. В рамках альянса работает продвинутая кооперация. А мы в эту ассоциацию не входим. При торговле между странами альянса цены на те же порошки значительно ниже, чем предлагаемые нам. Мы имеем ограничения и по получению стандартов, и по возможности покупки тех или иных материалов. Поэтому нам надо создавать свое.
Сейчас на базе ВИАМа в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации, Военно-промышленной комиссии, Министерства промышленности и торговли готовится «Комплексный план мероприятий по развитию и внедрению аддитивных технологий в Российской Федерации на период 2018–2025 гг.». План разрабатывается с участием таких государственных корпораций, как Росатом, Ростех, Роскосмос, активное участие принимают «Объединенная авиастроительная корпорация» (ОАК), Корпорация «Тактическое ракетное вооружение» (КТРВ), «Вертолеты России», КРЭТ, ОДК, «Технодинамика», академические институты ФАНО, исследовательские университеты, Росстандарт. В обсуждении этого комплексного плана участвовали представители более 40 организаций, было сделано около 190 предложений от 24 организаций. Все они учтены.
Я считаю, что для выполнения принятых руководством нашей страны решений о создании и внедрении аддитивных технологий в различных отраслях отечественной экономики необходимо объединить и скоординировать усилия научных, финансовых и промышленных организаций России, как это сделано за рубежом.
РЗ: Какие конкретные шаги предусмотрены в Комплексном плане мероприятий по развитию и внедрению аддитивных технологий?
Перечислю основные блоки мероприятий, которые, по нашему мнению, необходимо реализовать в Российской Федерации.
Первое — это создание единой информационной среды на базе цифровых технологий. Зависимость от программного обеспечения зарубежных компаний при проектировании изделий, особенно военного назначения, абсолютно недопустима, так как существуют прецеденты применения санкций иностранными разработчиками САПР в отношении предприятий России. Создание концепции цифровых платформ для исследований, разработок и производства должно быть одной из первостепенных задач развития инфраструктуры аддитивных технологий в России. Уже определены те организации, которые изъявили желание и готовы в интересах всей межведомственной системы создавать программное обеспечение под разные технологии (лазерная, электронно-лучевая), материалы и виды оборудования.
Вторая главная задача — создание отечественных порошковых композиций нового поколения и отработка соответствующих режимов их синтеза. Здесь имеется много нюансов: это и фокальное пятно лазера, его мощность и скорость движения, и вопрос штриховки, и треки, и в конечном итоге расположение детали при построении. Потому что в зависимости от того, как поставить деталь — в вертикальном или в горизонтальном положении, — будут получены разные свойства.
Следующий блок — это разработка на базе отечественного программного обеспечения, применительно к разрабатываемым и серийным порошковым композициям, отечественного оборудования для аддитивных технологий, в том числе источников теплового излучения (лазер/электронный луч/плазмотрон), систем точного позиционирования (сканирующие системы), систем подачи порошковых композиций, манипуляторов и прочего.
Далее необходима разработка системы нормативной документации для обеспечения внедрения аддитивных технологий на предприятиях государственных корпораций авиационной, ракетно-космической, судостроительной и атомной промышленности. Это и разработка национальных стандартов, и аттестация, и сертификация технологий цифрового аддитивного производства, и методики конечно-элементного анализа технологических процессов и деталей.
Особое внимание в Комплексном плане уделяется системе подготовки кадров по базовым инженерным специальностям. Нужно определить базовые университеты, где будут готовить специалистов в области аддитивных технологий. Те ребята, которых выпускают технические вузы сегодня, не смогут быстро адаптироваться. Нужно начинать заранее, проходить практику в соответствующих организациях. Например, в ВИАМе создана специальная магистратура, которая имеет право выдавать дипломы государственного образца, соответственно, мы готовим именно материаловедов в области аддитивных технологий. Для формирования полного образовательного цикла необходимо разработать новые государственные образовательные стандарты по аддитивным технологиям. И тогда вся система будет выстроена.
Итогом реализации Комплексного плана должно стать создание центров изучения процессов 3D-печати металлических изделий, разработки технологий изготовления деталей с применением топологической оптимизации (бионического дизайна) и единого научно-производственного комплекса аддитивных технологий изготовления крупногабаритных деталей, в котором научные центры будут обеспечивать трансфер технологий на промышленные предприятия.
В целом выполнение Комплексного плана обеспечит сокращение отставания российских предприятий от зарубежных компаний, активно внедряющих аддитивные технологии в производство новых изделий. Создание аддитивных производств на базе цифровых технологий позволит повысить производительность более чем в 30 раз, коэффициент использования материалов — до 0,98; снизить массу конструкций до 50%; изготавливать детали с недостижимой для традиционных технологий геометрической формой.
Первые ласточки
РЗ: Есть ли уже серийное производство деталей для двигателей на основе аддитивных технологий?
Наиболее характерным примером является компания General Electric, которая для своего нового авиационного двигателя с тягой 45 тонн по аддитивным технологиям изготавливает форсунки завихрителя, лопатки турбины низкого давления, лопатки соплового аппарата. Сделав турбины низкого давления по технологии селективного лазерного сплавления (один из методов аддитивных технологий — Прим. ред.), они существенно выиграли в весе.
Рис. 1. Процесс селективного лазерного сплавленияМы тоже начали использовать аддитивные технологии при производстве двигателей. Первая деталь, которую мы сделали, — завихритель фронтового устройства камеры сгорания нового авиационного двигателя ПД-14. Работа велась совместно с пермским заводом «ОДК-Авиадвигатель» в соответствии с решением генерального конструктора, члена-корреспондента РАН, профессора А.А. Иноземцева. В итоге, если раньше на изготовление такой детали уходило 60 дней при выходе годного 40%, то теперь достаточно пяти дней при выходе годного 100%.
Рис.2. Завихрители фронтового устройства камеры сгорания перспективного авиационного двигателя ПД-14
В задачу ВИАМа входила разработка порошковой композиции, отработка всех режимов, обеспечение необходимого уровня свойств, а также общая квалификация этого материала. Далее нужно было провести вместе с «ОДК-Авиадвигатель» испытания и показать, что деталь из этого материала, сделанная по аддитивным технологиям, работает. Это все было выполнено. Сейчас мы активно ведем работы с «ОДК-Авиадвигатель» по расширению номенклатуры. Это и форсунки, и лопатки, и ряд других узлов, в частности, кронштейны для крепления двигателей к пилонам.
Рис. 3. Авиационный двигатель ПД-14
РЗ: Какие сложности возникали в процессе работы?
Материал для этих деталей разработан в ВИАМе. Нюанс был в том, что не понимая, как ведет себя структура материала, созданного по аддитивной технологии, трудно было гарантировать длительный ресурс детали и необходимый уровень свойств. Потому что структура материалов, созданных по аддитивным технологиям, принципиально отличается от структуры традиционных материалов. Мы достаточно долго проводили исследования в этой области, это были работы и фундаментального, и поискового, и, конечно же, прикладного характера, причем не только в части получения порошковых композиций — даже технология выплавки слитка имеет свои особенности, которые в обязательном порядке следует учитывать.
Вторая важнейшая задача, которую нам пришлось решать — это организация полного цикла аддитивного производства. Производство включает выплавку исходной шихтовой заготовки, распыление и подготовку металлопорошковых композиций, проведение процесса селективного лазерного синтеза заготовок деталей, их последующую термическую и газостатическую обработку с определением полного комплекса механических и физических характеристик синтезированного материала для подтверждения возможности его применения при изготовлении ресурсных деталей. Комплекс укомплектован лабораторным и двумя промышленными атомайзерами для производства порошков на основе никеля, железа, титана и алюминия, установками для селективного лазерного сплавления, вакуумными и атмосферными термическими печами, включая уникальную установку для химико-термической обработки, и газостатами, а также комплексом установок для последующей чистовой обработки синтезированных деталей (проточная и струйная гидроабразивная полировка, пескоструйная обработка).
В настоящее время в ВИАМе успешно решена задача по созданию производства отечественных металлопорошковых композиций. Спроектирован и изготовлен промышленный атомизатор с бестигельной плавкой электрода, что позволило решить проблему изготовления титановых и интерметаллидных порошковых композиций. В сентябре 2017 года введен в эксплуатацию еще один промышленный тигельный атомизатор. В настоящее время обеспечен выпуск металлопорошковых композиций в объеме до 190 тонн в год.
Таким образом, ВИАМ смог реализовать проект полного инновационного цикла — от лаборатории до конечного потребителя. Считаю, что наш опыт может служить отличным примером для других российских научных организаций.
РЗ: Какие еще есть примеры реальных разработок на основе аддитивных технологий?
Совместно с ОКБ им. М.П. Симонова при поддержке Фонда перспективных исследований нами создана камера сгорания для малогабаритного газотурбинного двигателя. С помощью аддитивных технологий она изготавливается за один цикл, при этом, если раньше ее производство продолжалось шесть месяцев (сборка производилась из отдельных частей, которые затем сваривались), то сейчас изготовление происходит за девять дней с получением идеального качества.
Если наша промышленность не будет иметь центров разработки и производства таких изделий, мы не сможем конкурировать на мировом рынке.
Рис. 4. Двигатель для беспилотников
РЗ: Что нужно, чтобы перейти к реальному производству?
Я считаю, что высший уровень — научный, технологический, инженерный — это машины для аддитивных технологий. Нужно создавать отечественное оборудование, ведь это, в первую очередь, технологическая безопасность государства. Сейчас мы имеем все необходимое для производственной независимости от импорта промышленной продукции, уже созданы первые, опытные единицы оборудования. Машину для получения сплавления методом лазерной литографии делают в Росатоме, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого сделал установку прямого лазерного выращивания круглых массивных деталей.
Сейчас Президент РФ поставил задачу разработать новый двигатель ПД-35 — уникальное изделие диаметром почти три с половиной метра и мощностью 35 тонн. А для того, чтобы он был конкурентоспособным на мировом рынке, двигатель должен быть уникальным и по набору материалов. И ключевую роль здесь однозначно сыграют аддитивные технологии.
Подводя итог могу сказать, что технологии аддитивного производства могут стать «точками роста» инновационной экономики в России, и для ответа на этот вызов необходима максимальная консолидация усилий исследовательских университетов, государственных научных центров, академических институтов ФАНО, промышленных предприятий и бизнес-структур. Вместе мы должны приложить все силы для того, чтобы в будущем наши потомки с гордостью смогли поставить аддитивный проект в один ряд с атомным и космическим.
Текст: Владислав Стрекопытов
rareearth.ru
Каблов, Евгений Николаевич — ВиКи
Евге́ний Никола́евич Ка́блов (род. 14 февраля 1952, посёлок Сталинский Винзавод Теньгушевского района Мордовской АССР) — российский учёный в области материаловедения, в частности, материалов для авиационной и космической техники. Доктор технических наук, профессор, действительный член Российской академии наук (РАН) (2006), генеральный директор Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ), член попечительского совета Фонда перспективных исследований (как представитель Президента РФ), член президиума научного совета при Совете безопасности РФ, член Научно-технического совета Военно-промышленной комиссии, член Совета РФФИ, член Авиационной коллегии при Правительстве РФ. Президент Ассоциации государственных научных центров РФ, председатель Научно-технического совета автономного учреждения «Технопарк-Мордовия», председатель Научно-технического совета при Губернаторе Самарской области. Лауреат Государственных премий СССР и РФ.
Автор более 300 научных публикаций, в том числе 8 монографий.
Окончил Московский авиационный технологический институт им. К. Э. Циолковского, 1974 году.
- Октябрь 1974 — ноябрь 1983 года — инженер, старший инженер, ведущий инженер, начальник сектора Всесоюзного научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ).
- Ноябрь 1983 — октябрь 1988 года — освобождённый секретарь парткома Всесоюзного научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) Бауманского РК КПСС.
- Октябрь 1988 — декабрь 1996 года — заместитель начальника института по научной работе, заместитель генерального директора по научному направлению, заместитель начальника по научной работе государственного предприятия «Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов» (ГП «ВИАМ»).
- Декабрь 1996 — декабрь 2001 года — генеральный директор государственного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» (ГП «ВИАМ»).
- С 2001 года — генеральный директор федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» (ФГУП «ВИАМ»).
Е. Н. Каблов выдвигался в президенты РАН в 2013 и в марте 2017 года, но в окончательные списки кандидатов не попадал.
В июне 2017 года Отделением химии и наук о материалах РАН его кандидатура была выдвинута на сентябрьские выборы президента академии[1] и затем согласована в правительстве РФ, как это требуется по новым правилам[2]. По итогам первого тура выборов, к которым всего было допущено пять учёных, занял последнее место с 152 голосами (из 1596) и во второй тур не вышел[3]. Как и в 2014 году, избран в состав Президиума Академии[4].
| Евгений Николаевич Каблов | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Дата рождения | 14 февраля 1952(1952-02-14) (67 лет) | |||||
| Место рождения |
| |||||
| Страна |
| |||||
| Научная сфера | материаловедение | |||||
| Место работы |
| |||||
| Альма-матер |
| |||||
| Учёная степень | доктор технических наук | |||||
| Учёное звание | академик РАН | |||||
| Награды и премии | ||||||
ruwikiorg.ru
| Евгений Николаевич Каблов | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Дата рождения | 14 февраля 1952(1952-02-14) (67 лет) | |||||
| Место рождения |
| |||||
| Страна |
| |||||
| Научная сфера | материаловедение | |||||
| Место работы |
| |||||
| Альма-матер |
| |||||
| Учёная степень | доктор технических наук | |||||
| Учёное звание | академик РАН | |||||
| Награды и премии | ||||||
ruwikiorg.ru
«РОССИИ НУЖНЫ МАТЕРИАЛЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ»
(род. в 1952 г.) — выпускник МАТИ им. К.Э. Циолковского (1974), академик РАН, доктор технических наук, профессор. С 1974 года работает в ВИАМ, Генеральный директор института с 1996 года. Евгений Каблов — крупный ученый в области наук о материалах, ведущий специалист по жаропрочным конструкционным материалам, химии и технологии создания композиционных материалов и по исследованию характеристик надежности материалов в реальных условиях эксплуатации. Он разработал теоретические основы и экспериментальные методы управления процессами структуро- и фазообразования при кристаллизации жаропрочных никелевых сплавов, глубоко исследовал физико-химические основы создания монокристаллических жаропрочных сплавов нового поколения и интерметаллидов. Кроме того, широкую известность получили работы Евгения Каблова по созданию четвертого и пятого поколений высокожаропрочных монокристаллических безуглеродистых рений-рутений содержащих никелевых сплавов и принципиально нового класса жаростойких сплавов на основе интерметаллида никеля. Евгений Каблов является автором уникальной высокоградиентной технологии литья монокристаллических лопаток с заданной кристаллографической ориентацией и транспирационной системой охлаждения.
РЗ: Евгений Николаевич, расскажите о сферах применения высокочистых материалов нового поколения со спецсвойствами на основе их легирования редкими металлами и редкоземельными металлами. Какими функциями они обладают и где применяются?
В современном мире в соответствии с требованиями научно-технического прогресса сохраняется устойчивый рост потребления и производства редкоземельных металлов (РЗМ). Уровни производства и потребления РЗМ в промышленно развитых странах мира уже на протяжении нескольких десятков лет служат четкими индикаторами экономического развития и национальной безопасности. Возрождение российской промышленности для производства РЗМ является одной из важнейших задач отечественной экономики, без решения которой невозможно дальнейшее развитие страны. Большие количества РЗМ в виде смеси оксидов применяются в металлургической, стекольной и керамической отраслях промышленности. Около 25% всех добытых неразделенных РЗМ идет на производство разделенных чистых металлов. Редкоземельные элементы (РЗЭ) находят все более широкое применение в авиационных материалах.
В качестве первого примера рассмотрим легкие сплавы на основе алюминия. РЗЭ вносят определенный вклад в изменение структуры и свойств алюминиевых сплавов. Так как растворимость РЗЭ в алюминии предельно мала, то в сплавы редко добавляют более 0,5% по массе, но уже и эти малые добавки могут существенно повысить свойства алюминиевых сплавов. Наиболее исследованной легирующей добавкой в алюминиевые сплавы является скандий (Sc). При введении скандия измельчается (модифицируется) литая структура — он лишь немногим уступает по своему модифицирующему действию титану, который традиционно используют в качестве модификатора при литье. Скандий образует с алюминием фазу Al3Sc размером в 10÷30 нм, которая вносит вклад в упрочнение. Это упрочнение может достигать 30÷50% от уровня предела текучести основного материала, что особенно характерно для термически неупрочняемых сплавов системы Al–Mg. Все алюминий-литиевые сплавы последнего поколения имеют в своем составе скандий, что обеспечивает повышение их свойств, при этом скандий не ухудшает коррозионные свойства и свариваемость материалов. Скандий и другие РЗЭ эффективно блокируют процессы рекристаллизации в алюминиевых сплавах. Введение небольшого числа РЗЭ позволяет уменьшить средний размер зерна, а в сплавах некоторых систем полностью сохранить нерекристаллизованную структуру. С этой точки зрения наиболее эффективно вводить скандий совместно с цирконием. Церий (Ce) используется в алюминиевой промышленности в качестве рафинирующей добавки. Многие промышленные сплавы при плавке слитков рафинируются церием или мишметаллом, содержащим церий и другие РЗЭ, что положительно влияет на конечное качество слитка. Одним из перспективных РЗЭ для введения в алюминий является иттрий (Y). Его влияние на алюминий еще не до конца изучено, но на данном этапе ясно, что за счет образования дисперсоидов с алюминием он также является барьером для рекристаллизации, а в жаропрочных сплавах систем Al–Cu Al–Cu–Mg обеспечивает повышение длительных характеристик на 10÷15%. Известно, что наряду с рафинированием металла в процессе выплавки и получением отливок авиационных ГТД имеется другой, не менее эффективный технологический метод повышения свойств литейных жаропрочных сплавов — микролегирование РЗЭ (церием, иттрием, лантаном, скандием). На основании проведенных исследований и полученных экспериментальных данных ВИАМом создана современная технология микролегирования литейных жаропрочных никелевых сплавов редкоземельными элементами при получении отливок с равноосной, направленной и монокристаллической структурой. Данная технология предусматривает выбор наиболее эффективных микродобавок РЗЭ и их оптимальных количеств, а также способа их введения в металл. Необходимо отметить двойную роль легирующих добавок РЗЭ в литейных жаропрочных сплавах. С одной стороны, РЗЭ являются эффективными рафинирующими добавками, поскольку, вследствие своей высокой химической активности, они нейтрализуют вредное влияние примесей кислорода и серы, образуя с ними тугоплавкие химические соединения. С другой стороны, они, как поверхностно-активные элементы, располагаются на поверхностях раздела фаз (границы зерен, границы блоков, межфазные границы γ/γ-фаз и др.), упрочняют эти поверхности и задерживают развитие на них диффузионных процессов. Поэтому РЗЭ оказывают положительное влияние на структурную стабильность сплавов, уменьшают их ликвационную неоднородность, предотвращают образование вредных структурных составляющих (ТПУ фазы, μ-фазы и др.). Введение РЗЭ в литейные жаропрочные сплавы, отливаемые как методом равноосной кристаллизации, так и методом монокристаллического литья, позволяет дополнительно повысить основные характеристики сплавов: долговечность при температурах 1000÷1100°С в 1,5÷2 раза, а для сплавов на основе интерметаллидов в 2÷3 раза. Особенно эффективно влияние РЗЭ на долговечность на больших базах испытаний (1000÷1500 часов). Также разностороннее положительное влияние микродобавок РЗЭ позволяет совершенствовать существующие и создавать новые сплавы для получения рабочих лопаток современных авиационных ГТД с уникальным сочетанием различных свойств. Использование РЗЭ для легирования деформируемых жаропрочных сплавов тоже дает существенное повышение характеристик. Для промышленных деформируемых жаропрочных никелевых сплавов применяют комплексное микролегирование РЗЭ (лантаном, церием, неодимом) и скандием. В экспериментальных сплавах (ВЖ175У) дополнительно используется празеодим (Pr). При выплавке микродобавки измельчают зерно и модифицируют выделения карбидов; удаляют вредные примеси (серу и фосфор и др.) из расплава, с границ зерен и фаз, связывая их в мелкодисперсные соединения. При этом повышается технологичность сплава при последующей обработке давлением. Применение РЗМ привело к революционным преобразованиям в отраслях промышленности, применяющих магниты. Мощные магниты на основе Sm–Co (самарий-кобальт) были разработаны в середине 1960-х годов, при этом использовались сплавы SmCo5 и Sm2Co17. Позже самарий был частично заменен другими редкоземельными элементами. Еще более мощные твердые магниты были введены в употребление в 1984 году и основывались на Nd–Fe–B-сплаве. Они обладают вдвое большей магнитной силой, чем Sm–Co-продукты, и имеют высокую устойчивость к размагничиванию. Диспрозий (Dy) входит в качестве добавки в высокоэнергетические постоянные магниты на основе еще одного редкоземельного элемента — неодима. Магниты на основе РЗМ находят широкое применение в различных областях промышленности, в том числе используются в конструкциях систем наведения. Нарастает потребление РЗМ магнитов в автомобильной промышленности: в каждом современном автомобиле магниты Nd–Fe–B используются в 80 точках (стеклоочистители, опрыскиватели и т.д.), то есть речь идет суммарно о тысячах тонн РЗМ. В металлургии и машиностроении потребляется значительное количество РЗМ. Наибольшая часть потребителей — заводы по производству оптического стекла и оптики. Объем потребления РЗМ на каждом предприятии в этих отраслях колеблется от 1,5 до 40 тонн.
Изотермическая штамповка жаропрочных сплавов на воздухе
РЗ: Россия исторически — один из мировых лидеров в технологиях спецсплавов, однако постсоветский период не мог не сказаться на состоянии научной школы. Насколько велики потери, удается ли их компенсировать? В чем мы по-прежнему опережаем соперников, в чем наше отставание тревожно?
ВИАМ сохранил научные школы и является лидером в области создания нового поколения материалов. В рамках создания научно-технического задела ВИАМ разработаны высокожаропрочные сплавы нового поколения, по своим характеристикам превосходящие зарубежные аналоги. Это такие материалы, как: супержаропрочные монокристаллические никелевые сплавы для рабочих и сопловых лопаток ВЖМ4, ВЖМ5, ВЖМ7, ВЖМ8 с высокоресурсными жаростойкими и комплексными теплозащитными покрытиями, жаропрочные сплавы для лопаток с поликристаллической структурой (ВЖЛ21 и др.), высокопрочные мартенситностареющие стали (ВКС170, ВКС180), высокопрочные стали для редукторов (ВКС10-Ш), теплостойкая сталь нового поколения для подшипников ВКС241, деформируемые никелевые и титановые сплавы нового поколения для валов, дисков и корпусов (ВЖ175, ВЖ172, ВТ8-1, ВТИ4 и др.), перспективные полимерные композиционные материалы нового поколения, керамические композиционные материалы для элементов камеры сгорания и другие, которые позволят реализовать весовую эффективность и основные параметры двигателя.
РЗ: Насколько ваша отрасль определяет характеристики двигателя? Западные двигатели для коммерческих машин с 80-х годов оторвались от советских по экономическим показателям, с чем это было связано? Каковы причины того, что в военных двигателях мы при этом оставались на мировом уровне (создание АЛ-31Ф)?
Реализация основных инновационных идей, на решение которых направлены мероприятия «Стратегических направлений развития материалов и технологий их производства на период до 2030 года» предусматривает проведение исследовательских и опытно-конструкторских работ для создания 10 перспективных концептов, определяющих основные решения для изделий вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ), техники нового поколения гражданского и двойного назначения, в том числе по двигателестроению — это «Перспективный двигатель», который предполагает создание двигательной установки с соотношением тяги к весу 20:1, в том числе за счет применения новой генерации супержаропрочных материалов и покрытий, а также снижение стоимости жизненного цикла на 10–20%. Только применение перспективных материалов нового поколения позволит обеспечить конкурентоспособность современных двигателей для гражданской и военной авиации.
РЗ: Одно из важнейших направлений совершенствования летательных аппаратов — увеличение ресурса, снижение стоимости и трудоемкости технического обслуживания, переход к эксплуатации по фактическому состоянию узлов и агрегатов. Что делает для этого ВИАМ?
Одним из основных мероприятий по снижению стоимости двигателя является повышение выхода годного при литье лопаток, для повышения которого в ВИАМ разработана технология высокоградиентной направленной кристаллизации для изготовления лопаток, включая универсальную затравочную технологию, позволяющую получать при отливке рабочих лопаток ТВД и ТНД монокристаллическую высокой степени совершенства структуру заданной кристаллографической ориентации, как в аксиальном, так и в азимутальном направлении, с выходом годного > 90%. Универсальная затравочная технология основана на применении затравочных кристаллов (затравок) из сплавов с температурой плавления выше, чем у сплава отливки. Передача структуры от затравки к отливке осуществляется как в режиме оплавления, так и за счет растворения торца затравки сплавом отливки. Применение универсальной затравочной технологии обеспечивает получение заданной пространственной ориентации с высокой степенью точности. Небольшие размеры затравок данного типа, широкий температурный интервал работы, относительная простота изготовления позволяют применять их в установках направленной кристаллизации практически любого типа. Применение универсальной затравочной технологии позволяет получать монокристаллы отливок турбинных лопаток любой заданной кристаллографической ориентации (как аксиальной, так и азимутальной), высокого структурного совершенства, с величиной разориентации не более 1–1,5 град. Необходимыми условиями обеспечения высоких и стабильных свойств сплавов нового поколения являются минимальное содержание вредных примесей и сбалансированные оптимальные интервалы легирования. Жаропрочный сплав для литых лопаток с монокристаллической структурой должен иметь минимальные значения по азоту, кислороду, сере и углероду. На основании термодинамических расчетов и экспериментальных исследований ВИАМ разработаны и реализованы уникальные эффективные способы рафинирования металла от примесей в вакууме, которые позволяют обеспечить получение химического состава в узких пределах легирования, практически в 3 раза уже, чем при серийных условиях выплавки, а также получение ультрачистого металла. Разработанные нами уникальные серийные технологии выплавки обеспечивают получение в монокристаллических сплавах нового поколения: кислорода, азота, серы < 0,001% каждого, углерода < 0,005%. В сравнении с металлом серийных заводов (ОАО «Ступинский металлургический комбинат», ОАО «Челябинский металлургический комбинат» и др.) содержание примесей понижено: по кислороду и азоту в 2–2,5 раза, по сере — в 2–3 раза, что обеспечивает повышение механических свойств сплавов, увеличение ресурса их работы и выхода годного по монокристаллической структуре отливок. Учитывая очень высокую стоимость жаропрочных никелевых сплавов, успешно решена задача комплексной переработки всех отходов, образующихся при производстве сплавов в металлургическом и литейном производстве. Была разработана серийная ресурсосберегающая технология переплава отходов в вакууме, которая позволяет из 100% литейных отходов получать шихтовые заготовки, которые по химическому составу, чистоте и свойствам полностью соответствуют требованиям действующих технических условий на поставку. При этом их стоимость снижена для сплавов, содержащих рений (ЖС32), на 40–50%, для сплавов без рения (ЖС6У) — на 20–30%. Наряду с рафинированием металла в процессе выплавки и получения отливок существует очень эффективный способ повышения свойств литейных жаропрочных сплавов, в частности микролегирование РЗМ. В данном случае — церием, иттрием, лантаном, скандием. Современное автоматизированное оборудование, которым оснащены сертифицированный производственный участок и исследовательские лаборатории ВИАМ, позволяет обеспечить проведение химического анализа с высокой точностью (до 1 части на миллион — ppm — и выше), а также экспресс-анализа металла в процессе плавки для последующей корректировки химического состава до оптимального. Применение фильтрации расплава при разливке позволяет улавливать мельчайшие неметаллические и шлаковые включения и тем самым является дополнительной гарантией получения ультрачистого металла. В качестве итога хотелось бы отметить, что применение РЗМ в научной и производственной деятельности ВИАМ является одним из главных стратегических направлений. Ведь без создания, применения и внедрения материалов нового поколения, в том числе с использованием РЗМ, невозможно построить будущее России и войти нашей стране в новый технологический уклад.
Текст: Илья Крамник, Евгений Легостаев
rareearth.ru
| Евгений Николаевич Каблов | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Дата рождения | 14 февраля 1952(1952-02-14) (67 лет) | |||||
| Место рождения |
| |||||
| Страна |
| |||||
| Научная сфера | материаловедение | |||||
| Место работы |
| |||||
| Альма-матер |
| |||||
| Учёная степень | доктор технических наук | |||||
| Учёное звание | академик РАН | |||||
| Награды и премии | ||||||
ruwikiorg.ru