Ученые представили улучшенный сплав для авто- и аэрокосмической отрасли
Новый сплав на основе алюминия, улучшенные механические и литейные свойства которого удовлетворяют потребностям отраслей, требующих высокоэффективных материалов, в том числе аэрокосмической и автомобильной промышленности и строительной инженерии, разработал международный научный коллектив, объединивший специалистов Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ «МИСИС») и университета Аль-Азхар (Египет), 15 августа сообщает пресс-служба НИТУ «МИСИС».
Для усовершенствования сплава исследователи добавили в него хром, который позволил повысить пластичность материала. Это решило проблему сплавов алюминия с медью и магнием, которые известны своей прочностью, но их низкие литейные свойства приводят к образованию в отливках трещин.
Такую проблему решают двумя способами. Один из которых — использование добавок, снижающих склонность к образованию горячих трещин, например, никеля. Но эта добавка хотя и повышает литейные свойства сплава, снижает прочность изделия после термической обработки.
Второй способ — это поиск новых систем легирования с помощью исследования взаимодействия между различными элементами сплава и их комбинирования. Проведя такие исследования, ученые убедились в перспективности тройных систем: алюминий, медь и добавка церия, иттрия, эрбия или гадолиния.
В 2018 году исследователи НИТУ «МИСИС» представили разработку новых алюминиевых сплавов, в отливках которых был достигнут баланс между механическими и литейными свойствами с помощью инновационных систем легирования.
Результаты они представили в статье журнала Materials Science and Technology (Q2), где ими впервые была опубликована концепция возможности создания новых литейных жаропрочных алюминиевых сплавов на основе системы алюминий — медь — иттрий. Позже эту концепцию они применили к созданию новых систем легирования, в которых иттрий заменялся на эрбий, иттербий или гадолиний.
Доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС к. т. н. Андрей Поздняков рассказал:
«Мы провели исследование по разработке новых алюминиевых сплавов, сочетающих высокий уровень литейных свойств и прочности при комнатной и повышенной температурах. Замена марганца на хром в ранее разработанной композиции позволила повысить пластичность при сохранении характеристик прочности».
Как описано в статье «Влияние замещения Mn на Cr в литейном сплаве Al-Cu-Er-Mg-Zr-Fe-Si-Ti», опубликованной разработчиками в Journal of Alloys and Compounds (Q1), на пластичность сплава влияет размер зерен, а сочетание циркония, хрома и титана позволяет получить мелкозернистую структуру. Эрбий повысил прочность и повлиял на предел текучести.
Кроме того, за счет ставшего более узким интервала кристаллизации появилась возможность более точно определить диапазон температур перехода сплава из жидкого состояния в твердое.
«Новый сплав имеет высокую прочность, жаропрочность и технологичность при литье. Такое удачное сочетание обычно несочетаемых характеристик делает сплав универсальным и способным составить конкуренцию промышленным аналогам», — отметил Андрей Поздняков.
