Одно из ключевых направлений материаловедения — работы по синтезу новых материалов керамического типа. Элементы автомобильных и авиационных двигателей, металлургических печей и ядерных реакторов, токарный инструмент — все это керамика. В значительной мере степень внедрения керамических материалов определяет технический уровень соответствующих отраслей. Материаловедение, в том числе исследования по керамике — традиционно сильное направление российской науки. В середине марта российские фирмы получат возможность продемонстрировать часть своих разработок на международных выставках по металлообрабатывающему оборудованию и инструменту в Мюнхене и Париже; на прошлой неделе организаторы официально объявили о начале подготовки этих выставок. Положение дел в отрасли комментируют обозреватель Ъ СЕРГЕЙ МОРГАЧЕВ и эксперт Ъ ИГОРЬ ВЕРШИНИН.
Высококачественные разработки российских фирм в области керамики сосредоточены преимущественно в четырех технологических секторах — металлургии, материалообработке, атомной энергетике и авиакосмическом комплексе. Естественно, именно с этими направлениями и стоит связывать надежды на внедрение российских разработчиков и производителей в структуру мирового рынка.
Металлургия
В этой области стоит обратить внимание на российские высококачественные огнеупорные материалы на основе оксидов циркония и магния, рассчитанные на температуры до 2600 градусов, а также на огнеупоры на основе оксида алюминия, выдерживающие большие перепады температур (используются для обкладки печей и конструкций). Основные разработчики этой продукции — Всероссийский институт огнеупоров, НИИ химии силикатов (Санкт-Петербург). В настоящее время покупка российских "огнеупорных" технологий является предметом переговоров между Институтом огнеупоров и фирмами Hoechst Ceram Technic AG и Rosental Technic AG (Германия).
Предприятия--серийные производители высококачественных огнеупорных материалов: Подольский, Первоуральский, Часов-Ярский, Красноармейский заводы огнеупоров, Буйский химический завод.
Высокие технологические параметры (рабочий ресурс и другие характеристики) имеют также кислото- и щелочестойкие керамики на основе оксида циркония, используемые в тиглях для плавки редкоземельных металлов (НИИ химии силикатов, Санкт-Петербург).
Средства обработки материалов
Это — различные керамические инструменты, используемые в токарных, фрезеровочных и других операциях металлообработки. Во ВНИИ Твердых сплавов (Москва) — ключевой фирме по этой тематике — разработан композиционный керамический материал на основе оксида алюминия — карбид титана, позволяющий повысить износостойкость режущего инструмента в пять раз (по сравнению с обычным металлическим). С другой стороны, этот материал значительно дешевле керамических материалов на основе вольфрама и других дефицитных тугоплавких металлов, также применяемых для производства инструментов. В России также разработаны и применяются для целей обработки металлов керамические материалы на основе боридов, карбидов, силицидов, нитридов. Технология их получения основана на методе СВС — самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Метод СВС — один из российских приоритетов в области технической керамики. Суть его состоит в возникновении и самоподдержании реакции образования конечного продукта, сопровождающейся большим выделением энергии. Разработчик — Институт макрокинетики РАН (Черноголовка).
Основной производитель высокопрочной режущей керамики — Московский комбинат твердых сплавов; его продукция используется в военном производстве и на наиболее технологически "продвинутых" предприятиях гражданского машиностроения (например, ВАЗ, КАМАЗ).
Атомная энергетика
К российским приоритетам в этой сфере надо отнести так называемые бериллиевые технологии и технологии производства ядерного топлива.
Керамические композитные материалы на основе бериллия обладают уникальными радиационными, прочностными и теплофизическими свойствами, что делает весьма целесообразным их использование в качестве замедлителей, отражателей, оболочек тепловыделяющих элементов. В 70-е годы США и западные страны сильно сократили работы по бериллию, поскольку он крайне токсичен, но позже развитие технологий показало, что без его использования все же не обойтись. Оказалось, что российские разработчики, которые все это время не стояли на месте, получили известное преимущество. Сейчас фирмы Corboloy Inc. и Cummins Engine (США) ведут консультации с НИИ неорганических материалов (Москва) о продаже технологий по бериллиевым материалам.
Российские фирмы обладают уникальными ноу-хау в области производства керамического ядерного топлива с повышенными энергетическими характеристиками (на основе оксидов плутония, тория, карбидов и нитридов урана, плутония и их смесей). Эти технологии становятся особенно актуальными в связи с проблемами утилизации оружейного плутония и урана и перспективой расширения использования реакторов на быстрых нейтронах. В настоящее время консультации о совместных, финансируемых США, работах по ядерному топливу (в рамках программы сотрудничества в области ядерной энергетики, подписанной в 1993 году Россией и США) ведутся между Физико-энергетическим институтом (ФЭИ, Обнинск), НИИ ядерных реакторов (Димитровград) и министерством энергетики США и фирмой Choll K. Консультации о совместных, финансируемых Францией, исследованиях по переработке оружейного плутония с использованием керамических технологий ведутся также между ФЭИ и фирмами Pradom Ltd и AML-DPL (Франция).
Авиакосмический комплекс
Российские фирмы имеют отличные технические позиции по использованию керамических материалов (на основе оксидов кремния и циркония) в авиакосмической промышленности в качестве покрытий на металлы для их защиты от окисления, износа, эрозии. Это же относится к теплозащитным керамическим элементам (на основе кварца, углерод-углеродных соединений).
Соглашения по продаже технологий уже заключены между НПО "Технология" и фирмой Onera (Франция), НПО "Композит" и CSIRO (Франция). Переговоры и консультации по технологиям создания защитных покрытий на металлические узлы двигателей ведутся, в частности, российскими НПО "Композит" и "Технология" и фирмами Rolls Royce (Великобритания), Aerospatiale (Франция), Pratt & Whitney (США). (См. также Ъ за 11 декабря 1993 года, обзор по материалам для аэрокосмического комплекса).