Отзыв ведущей организации (Физические свойства многослойных композиционных материалов энергодвигательных установок космической техники и энергетики в условиях воздействия высоких термических и механических нагрузок)

УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе н стратегическому развитию Московского Физико-технического института (Государственного университета), ДоктОР физико — математических ~иф)ь ОТЗЫВ ведущей организации на диссертационную работу Рудщтейиа Романа Ильича «Физические свойства многослойных композиционных материалов энергодвнгательных установок космической техники и энергетики в условиях воздействия высоких термических н механических нагрузок», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07- «Физика конденсированного состояния» Актуальность темы днссертациоиногс нсслЕДОВаиня Онрсдсдлстса тЕИДЕНцней увеличения мощности современных энергетических установок„ следспщем которой является необходимость повышения температуры рабочего тела. Это приводит, в свою очередь, к ужесточению требований, предъявляемых к материалам конструкцнонного н функционального назначения, Так, конструкпноннью материалы должны обладать сложным сочетанием физико-химических н эксплуатационных свойств, главными из которых являются: высокотемпературная (не менее 1300 'С) прочность, высокая термо- н трещиностойкость, малая плотность н теплопроводность, достаточная газоплотность, эрознонная н химическая стойкость и т.п, Широко распространенные на сегодняпшнй день конструкционные материалы не способны в полной мере удовлетворять новым требованиям.

Наиболее Остро указанная проблема стоит перед атомно-энергетичесаюй н аз1зокосмической Отраслямн. А~~оро~ ~ыбран~ Одно нз п~р~~~к~ивных на сегодняш~ий день направлений решения указанной проблемы, предполагающее применение металлокерамических композиционных материалов с анизотропной слоистой структурой. Применение компознтов данного класса позволяет добиться повышения рабочей температуры эксплуатации материала, обеспечив при этом необходимые прочностные характеристики.

Диссертация Рудштейна Р.И. посвящена разработке комплексного подхода к проектированию и созданию высокотемпературных слоистых композитов с повьппеннымн конструкционнымн, функцнональнымн и эксплуатационными показателями для применения в условиях интенсивных тепловых воздействий в составе узлов энергетических и двигательных установок, Таким образом, актуальность темы рассматриваемой диссертационной работы не вызывает сомнений. Научная новизна работы Научная новизна результатов и положений рассматриваемой работы состоит в разработке единого универсального подхода, сочетающего в себе методы теоретического прогнозирования и Оптимизации сВОЙстВ слоистых компознтов с метолнмн их технологического получения и аттестации достигнутых конечных характеристик.

А именно: 1. Развита и адаптирована физико-математическая модель для прогнозирования физико-механических характеристик высокотемпературных слоистых компознтов, учитывающая неклассические эффекты на границах раздела фаз. Предложена методика определения параметров разработанной модели на основе данных эксперимента.

2, Предложен алгоритм, позволяющий выявить оптимальные значения структурных параметров композита, обеспечивающих материалу требуемый набор физико-механических характеристик. 3. Отработаны технологические режимы н параметры всех стадий процесса получения слоистого композита на основе металлокерамнческой системы А1ТОЗ-СТ. Подтверждено соответствие физико-механических свойств полученных образцов материалар~с~е~~~~,полученным в р~~ках разработанной ~одели. 4. Развита н экспериментально проверена методика расчетной оценки предельного температурного перепада, который способен выдержать композиционный материал в Отсутствие зарождения треппгн, 5.

Продемонстрирован пример практического применения разработанного материала в качестве стенки высокотемпературного газовода на борту космического аппаратй. Значимость результатов диссертации дли науки н производства Значимость полученных автором теоретических и экспериментальных результатов обусловлена возможностью их практического применения при разработке термонагружеиных элементов конструкций и узлов перспективных энергетических установОк как космического, так и промьпшжнного иазначения в части: проектирования и Оптимизации характеристик слоистых композициОнных материалов и функциональных покрытий; — возможности включения метода получения слоистых композитов в состав производственных процессов. Практическую ценность полученных результатов подтверждает акт внедрения результатов диссертапионной работы, свидетельствующий об их использовании в ГНЦ ФГУП КЦентр Келдыша» при выполнении этапов работ в рамках государственного контракта (СЧ НИР кМагистраль» (Нано)).

Структура н содервшине работы В первой главе диссертапин представлен литературный обзор основных результатов, достигнутых зй последние нес~о~~~о лет в облйсти рйзрйботкн н получения высокотемпературных слоистых композитов. Обзор содержит результаты значительного количества отечественных и зарубежных работ и обладает широким временным охватом, что позволяет судить об объективности сформулированных на его основе выводов.

На Основе проведенного обзора выработаны рекомендации, которым предлагается следовать при выборе подходящих металлокерймнческих систем, С использованием сформированного набора критериев отобран ряд металлокерамических систем, удовлетворяющих предъявляемым к разрабатываемому материалу требованиям. Обосновйн выбор градиентных Т~орий, отн~~~щи~с~ к числу наибо~~е современных и зарекомендовавших себя при описании гетерофазных материалов с развитыми межфазнымн границами. Указанные теории послужили основой развиваемой в работе теоретической модели, Также обосновывается выбор метода шликерного пленочного литья, на базе которого реализован технологический процесс синтеза опытных образцов материала.

Вшорпя ~~пап диссертации посвящена разработке и адаптации теоретических моделей, предназначенных для прогнозирования теплофизических и механических свойств слоистых ьомпозитов. Приведены основные положения и уравнения моделей, указаны их отличительные преимущества и особенности в сравнении с ранее разработанными моделями, Описана методика экспериментального определения градиентных параметров модели, Проведены постановка и решение задач структурной оптимизации композ итон с обоснованием выбора использованных алгоритмов. Приведены результаты численного параметрического моделирования распределения температуры„напряжений и деформаций по толщине композита. Предложены деформацио нный критерий оценки прочности структуры и критерий оценки максимального температурного перепада, выдержнваемого композитом. В глрешьей;лпае приведено детальное описание стадий технологической цепи синтеза слОистых композитов, в Основе которой лежит метод шлике1зного пленочного литья.

Приводятся сведения о характеристиках исходных порошковых материалов, о составе использованных шликеров, методике формовання слоистых заготовок, параметрах отработанных циклов промежуточной н конечной термической обработки материала. Описана методика проведения аттестации конечных структурных характеристик образцов полученного материала. Чешаерлзпя азпап п~с~~щ~н~ экспериментальной верификации и оценке погрешностей разработанных во второй главе теоретических моделей.

Проводится сопоставление результатов моделирования с результатами экспериментальных исследований структурных, теплофизических и механических характеристик образцов полученного материала. На основе массива экспериментальных данных делается вывод о достижении необходимого сочетания ирочностных характеристик материала, что подтверждает возможность его применения в качестве конструкционного. Пятая ааааа является примером практического применения композиционного материала на основе системы А!„.ОЗ-Сг, полученного с использованием разработаигой теоретической модели н технологического метода.

Предложена и рассмотрена конструкцноннал ох~~а узла транспортировки высокотемпературного теплоносителя для применения в составе энергоустановок иа борту космических аппаратов. Также развита и экспериментально верифицирована дополнительная фнзико-математическая модель, предназначенная для описания тепловых процессов в наружной оболочке трубопровода, выполненной на основе экранно-вакуумной теплоизоляции и обеспечивающей эффективное энергосбережение газовода Таким образом, можно сделать вывод о завершенности и целостности структуры диссертации, логической взаимосвязанности всех ее глав, Все основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в рецензируемых научных изданиях„соответствующие ссьщки приведены в начале каждой главы.

В заключительной части каждой главы сформулированы основные выводы. Для всех заимствованных илн нспользовйнных в рйботах друтнх авторов дйнных и результатов, упомянутых в тексте диссертации, приводятся ссылки на соответствующие источники, Достоверность всех сформулированных в работе положений, выводов и разработанных моделей обоснована путем сопоставления с соответствующими экспериментальными результатами, а также литературными данными, полученными в работах других авторов. Содержание авторефератй в полной мере согласовано с текстом диссертации и отражает ее основньж результаты и выводы, Грамотность языка н стиль наппеання диссертации н автореферата Автор продемонстрировал навык структурированного и лаконичного изложения материала., покйзйл способность грамотного сопостйвления, йнализй и обобщенна полученных в ходе работы результйтов.

Текст диссертации представлен в удобной для восприятия форме и содержит достаточное количество иллюстраций, таблиц и графиков, поясняющих полученные в ходе работы результаты, Привод~тол расщифровкн всех использовйнных математических обозначений и физических величин с указанием их размерностей. Рекомендации но пспользованпю результатов и выводов днссертационпой работы Результаты диссертационного исследования целесообразно использовать на отраслевых предприятиях и в научно-исследовательских институтах, деятельность которых связана с разработкой перспективных магерналов„деталей и узлов пргмыщленного и косми~еско~~ нйзнйчения, предназначенных для эксплуатации в условиях интенсивных тепловых воздействий (таких как ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», ОАО «Композит», ГНЦ ФГУП «ВИАМ», АО «ВНИИНМ», ФГУП «ВНИИА» и т.п.), а также в образовательных целях в учреждениях высшего профессионального образования с научно-техническим профилем подготовки кадров (МФТИ, МИФИ„МГТУ им.