В Москве открылся музей трех ведущих материаловедческих институтов «Росатома»: «НИИграфита», «Гиредмета» и ВНИИХТ. В экспозиции больше 50 уникальных материалов и изделий, но сегодня мы хотим рассказать об одном экспонате — теплозащите для космического орбитального корабля «Буран».
К запуску «Бурана» в СССР готовились 12 лет. Было проведено множество научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, придуманы уникальные технологии, материалы и оборудование. Всего по программе «Энергия-Буран» построили 10 летных экземпляров: девять технологических макетов в разной комплектации для испытаний и сам корабль.
Главный конструктор НПО «Молния» Глеб Лозино-Лозинский поставил задачу создать материалы для диапазона температуры от −130 до 1650 °C. Теплозащита «Бурана» должна была сохранять свою форму и геометрические характеристики, обладать минимальной теплопроводностью и максимальной прочностью.
Одним из главных участников работы над таким материалом был НИИ «Графит». В 1970е там начали разрабатывать углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ) для ракетно-космической техники. Их модификацию было решено использовать для частей корабля, наиболее подверженных нагреву, — носового обтекателя фюзеляжа и передних кромок крыла, формой напоминавших калоши (так их неофициально и стали называть).
Специалисты НИИ «Графит», Всесоюзного НИИ авиационных материалов и НПО «Молния» разработали материал гравимол (по слогу взяли от «Графит», ВИАМ и «Молния»). «Для его изготовления применяли углеродную ткань с покрытием из карбида кремния, модифицированные фенольные смолы, подвергавшиеся пиролизу в процессе высокотемпературной обработки. Затем уплотняли пироуглеродом, боросилицировали — пропитывали расплавом бора и кремния, на изделия наносили противоокислительное покрытие на основе дисилицида молибдена. Гравимол обладает уникальными свойствами: способен выдерживать температуру больше 1500 °C, устойчив к окислению и т. д.», — комментирует научный секретарь «НИИграфита» Татьяна Фирсова. Производство деталей было организовано на Московском электродном заводе.
С гравимолом разрабатывалось совершенно новое оборудование, например электронная вакуумная печь ЭВП3500, создавались технологии текстильного производства. Крайне трудоемким был процесс получения изделий: отрабатывались разные режимы пропитки, термообработки. В итоге в основу гравимола легла углеродная ткань с покрытием из карбида кремния, при этом армирование шло в двух плоскостях.
«Для пропитки бором и кремнием ткань простегивали и в каждый квадрат засыпали порошки. Еще одна трудность связана с нанесением антиокислительного покрытия на обтекатель и кромки крыла. Высокая вязкость покрытия не позволила механизировать процесс. Для большей надежности окончательное нанесение покрытия пришлось выполнять после транспортировки изделий, прямо на космодроме Байконур. Туда поехал один из молодых специалистов института. Лето, жарко. А работать приходилось кисточкой. Но главное — покрытие отлично себя показало».
ЧТО ПОСМОТРЕТЬ
От «НИИграфита» представлена гамма конструкционных и функциональных материалов на основе углерода: от блоков из искусственного графита для первого атомного реактора до изделий из композиционных материалов с многомерной структурой армирования, обеспечивающих обороноспособность нашей страны.
От «Гиредмета» — самый большой в мире монокристалл для детекторов ПЭТ: диаметр — 75 мм, высота — более 15 см, вес — 5 кг. Гигант вырастили методом Чохральского: ввели затравку в расплав и вытягивали кристалл вверх.
От ВНИИХТ — образцы ионообменных смол и экстрагентов для извлечения урана, редких и редкоземельных элементов, золота, меди и других металлов.
Отдельное место занимает обширная библиотека по разным разделам материаловедения.
