Международная команда ученых из НИТУ МИСИС и Университета Аль-Азхар (Египет) разработала новый алюминиевый сплав, обладающий механическими и литейными свойствами, подходящими для высокоэффективных материалов в аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также в строительной инженерии. Специалисты усовершенствовали состав сплава, добавив хром, что существенно повысило его пластичность.
Алюминиевые сплавы с медью и магнием известны своей прочностью, но часто сталкиваются с проблемами, такими как образование трещин из-за низких литейных свойств. Эти проблемы можно решить двумя способами. Первый метод — добавление различных элементов, которые уменьшают склонность к образованию горячих трещин. Например, добавление никеля улучшает литейные свойства, но снижает прочность материала после термической обработки.
Второй метод — поиск новых систем легирования, включающий исследование взаимодействия различных элементов и их комбинаций. Наиболее перспективными для создания высокоэффективных сплавов оказались тройные системы, такие как сочетание алюминия и меди с церием, иттрием, эрбием или гадолинием.
Исследователи разработали новые литые алюминиевые сплавы, которые обеспечивают оптимальный баланс между механическими и литейными свойствами благодаря применению инновационных систем легирования. Концепция создания таких сплавов была впервые представлена в 2018 году в журнале Materials Science and Technology (Q2) и основывалась на системе алюминий-медь-иттрий. Позднее эта идея была адаптирована для новых систем легирования с заменой иттрия на эрбий, иттербий или гадолиний.
«Мы провели исследование по созданию алюминиевых сплавов, которые обеспечивают высокий уровень литейных свойств и прочности как при комнатной, так и при повышенной температуре. Замена марганца на хром в ранее разработанной композиции позволила повысить пластичность, сохраняя при этом прочностные характеристики», — отметил кандидат технических наук Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
По данным научного журнала Journal of Alloys and Compounds (Q1), пластичность сплава определяется размером зерен. Сочетание циркония, хрома и титана в сплаве обеспечивает мелкозернистую структуру, что приводит к более узкому интервалу кристаллизации и помогает точнее определить температурный диапазон перехода вещества из жидкого в твердое состояние. Эрбий способствовал увеличению прочности и повышению предела текучести.
«Новый сплав сочетает в себе высокую прочность, жаропрочность и хорошую технологичность при литье. Это идеальное сочетание обычно несочетаемых характеристик делает сплав универсальным и конкурентоспособным по сравнению с промышленными аналогами», — добавил Андрей Поздняков.
Проект был поддержан Российским научным фондом (проект № 19-79-10242).
Источник : Пресс-служба НИТУ МИСИС
