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

отзыв официального оппонента, кандидата физико-математических наук, доцента, начальника лаборатории математического моделирования Испытательного центра ОАО «Композит» Хасаншина Рашида Хусаиновича на диссертацию Рудштейна Романа Ильича «Физические свойства многослойных композиционных материалов энергодвигательных установок космической техники и энергетики в условиях воздействия высоких термических и механических нагрузок», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 — «Физика конденсированного состояния».

На сегодняшний день все большую актуальность приобретает проблема разработки конструкционных материалов, способных эксплуатироваться при высоких температурах. Основными сферами применения таких материалов являются ракетно-космическая техника, энергетика и другие отрасли промышленности. Обострение указанной проблемы продиктовано объективной необходимостью повышения мощности энергетических и двигательных установок, и, как следствие, необходимостью повышения температуры рабочего газа-теплоносителя.

Широко применяемые ныне конструкционные материалы (в основном, металлы и сплавы на их основе) в большинстве случаев пе способны отвечать новым требованиям, главным образом, — требованию высокотемпературной прочности. Для другого класса материалов — технической керамики характерна существенно большая жаропрочность, однако, в чистом виде керамика не способна обеспечить необходимый для конструкционного элемента уровень термо- и трещиностойкости. Одним из наиболее перспективных путей решения данной проблемы по праву считается разработка композиционных материалов, в частности, керамометаллических, позволяющих добиться принципиально нового сочетания физико-химических и эксплуатационных свойств за счет комбинирования фазовых составляющих с различными исходными характеристиками.

Несмотря на перспективность и стремительное развитие данного направления в последние годы, задача проектирования подобных материалов до сих пор представляет значительную сложность, поскольку требует проведения целого комплекса предварительных теоретических и экспериментальных исследований. В рамках данной работы проведен полный комплекс теоретических и экспериментальных исследований по разработке высокотемпературных керамометаллических композиционных материалов с анизотропной слоистой структурой.

Таким образом, можно сделать вывод об актуальности и востребованности тематики настоящей диссертационной работы для аэрокосмической и энергетической отраслей промышленности. В широком смысле научная новизна рассматриваемой работы заключается во всестороннем, комплексном и универсальном характере разработанного подхода, сочетающем в себе совокупность взаимосвязанных и взаимодополняющих теоретических н экспериментальных моделей и методов разработки высокотемпературных многослойных композитов.

В частности, признаками новизны обладают следующие положения диссертационного исследования. 1. Разработанные физико-математические модели, предназначенные для описания и прогнозирования теплофизических и термомеханических характеристик ком позитов (расчета полей температуры, напряжений, деформаций н оценки термостойкости материала), в основу которых легли современные неклассические градиентные теории, позволяющие внести существенные уточнения в распределения указанных величин в областях межфазных границ. 2.

Разработанные и реализованные оптимизационные алгоритмы, позволяющие выявить набор оптимальных структурных параметров композита и достичь наилучшего сочетания его конечных физико-механических свойств. 3, Предложенная многоэтапная технология синтеза слоистого кермета А1.0з-Сг в сочетании с методикой аттестации достигнутых структурных характеристик материала. 4, Результаты проведенных экспериментальных исследований комплекса физико-механических свойств полученного композита, по результатам которых проведена верификация и оценка погрешностей разработанных теоретических моделей. 5.

Предложенная схема реализации узла транспортировки высокотемпературного теплоносителя на борту космического аппарата, выполненная на основе разработанного кермета А120з — Сг и ЭВ'ГИ, в сочетании с разработанной физической моделью, описывающей процессы теплопередачи в ЭВТИ. Все сформулированные в работе положения, выводы и рекомендации грамотно обоснованы, а достоверность всех разработанных теоретических моделей подтверждена экспериментально. Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, могут найти широкое практическое применение на отраслевых предприятиях аэрокосмического и энергетического профиля в ходе выполнения научноисследовательских и опытно-конструкторских работ в части проектирования и разработки современных деталей и узлов, выполненных на основе многослойных керметов и предназначенных для применения в условиях воздействия повышенных температур и механических нагрузок. Акт внедрения результатов диссертационной работы в ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» также является подтверждением их фактической востребованности при выполнении работ по государственному контракту СЧ НИР «Магистраль» (Нано).

Таким образом, практическая значимость выполненной работы не вызывает сомнений. Структуру диссертации отличает стройность, лаконичность и последовательность изложения материала, а также отсутствие внутренних логических противоречий. Основные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, опубликованы в рецензируемых научных изданиях, а его основные выводы отражены в авторе ферате диссертации. Тема диссертационного исследования соответствует выбранной специальности. Основная цель диссертационной работы полностью согласуется с поставленными задачами.

Задачи исследования в полной мере соответствуют полученным результатам, сформулированным выводам и рекомендациям. Замечания по диссертации. 1. В тексте главы 2 диссертации не указано, какие программные средства применялись для численного моделирования распределений температуры, напряжений и деформаций в структуре композита, а также автоматизации процесса структурной оптимизации с использованием разработанной модели. 2. При построении зависимости максимальных деформаций от количества слоев структуры в рамках разработанной модели использовалось значение критического уровня деформации для оксида алюминия А1~0~(стр. 67).Однако ссылка на использованный справочный литературный источник не приведена.

3. В описании технологической цепи синтеза опытных образцов композита (глава 3, стр. 76-77)не приведены кривые гранулометрического распределения использованных исходных порошков керамики и металла, указывается лишь диапазон характерных размеров их частиц. Вид данного распределения может оказывать существенное влияние как на качество консолидации порошков при спекании, так и структуру конечного материала. 4.При описании экспериментальных исследований свойств опытных образцов композита (глава 4) не в каждом случае приводится объем серии образцов, для которой получены приведенные результаты (например, при механических испытаниях на изгиб на стр.

98).По объему серии можно судить как о достоверности полученных данных, так и статистическом разбросе результатов измерений. 5. В работе отсутствуют результаты исследования эрозионной стойкости полученного материала (в т.ч. при повышенных температурах).

Указанная характеристика играет важную роль при рассмотрении полученного материала для применения в качестве стенки узла, контактирующей с горячим газовым потоком. 6, Развитый в главе 2 «Критерий прочности слоистого композита» было бы корректнее именовать «Деформационным критерием прочности», тем самым подчеркнув, что он служит для оценки максимального уровня температурных деформаций в структуре материала, а не величины его предела прочности. 7.

Зависимость теплового потока, излучаемого с наружной поверхности трубопровода, от количества экранов ЭВТИ (рис. 5.2 на стр. 115) выражена в кВт/м (на единицу длины трубопровода). В выводах главы и общих выводах 2 диссертации указанная величина имеет другую размерность — кВт/м (на единицу площади поверхности трубопровода), что несколько снижает удобство восприятия материала. Приведенные замечания не снижают научной и практической ценности выполненной работы и носят исключительно рекомендательный характер. Диссертационная работа Рудштейна Романа Ильича является законченной научно-квалификационной работой, в которой предложено решение ряда важных для космической и энергетической отраслей задач, связанных с проблемой разработки и создания высокотемпературных слоистых композиционных материалов с анизотропной структурой, обладающих заданной совокупностью механических и тсплофизических свойств.

Диссертация Рудштейна Р.И. полностью отвечает требованиям Положения о присуждении ученых степеней, а ее автор Рудштейн Роман Ильич заслуживает присуждения ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 — «Физика конденсированного состояния». Официальный оппонент, к.ф.-м.н., доцент, начальник лаборатории математического моделирования Испытательного центра ОАО «Ком позит» Р.Х.

Хасаншин ~ 05 ~очи А.Н, Тимофеев Подпись Хасаншина Р.Х. удостоверяю; Первый заместитель генерального директора ОАО «Композит» .