Ученые из МИСИС предложили новый метод модификации сплавов для улучшения их свойств, включая сверхпластичность, с использованием никеля или их комбинации с железом. Этот подход может быть применен для оптимизации процессов формовки при производстве сложных деталей для авиастроения и автомобилестроения, позволяя проводить формовку в рамках одной технологической операции. Этот метод особенно актуален для использования в сверхпластической формовке, где сплавы способны достигать высоких удлинений, превышающих 400% при низкой температуре (440°C) и высоких скоростях сверхпластической деформации.
Сверхпластичность представляет собой уникальную способность достигать значительных удлинений в металлических материалах, обеспечивая формирование деталей сложной конфигурации путем деформации металла. Это свойство проявляется при определенных температурно-скоростных условиях.
Как отмечает кандидат технических наук Ольга Яковцева, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС, преимущества сверхпластичной формовки включают снижение затрат на установку и уменьшение веса конструкции за счет минимизации количества стыков. Для успешной реализации формовки необходимо правильно подбирать температурные и скоростные параметры, а также состав сплава, обеспечивающий получение высококачественных изделий. Создание новых сплавов с улучшенными характеристиками требует определенного соотношения механизмов сверхпластической деформации.
Легирование сплава Al-Zn-Mg-Cr никелем или никелем с железом представляет собой эффективный метод улучшения его сверхпластических характеристик, повышения энергоэффективности процесса и сокращения времени формовки. В результате введения никеля в сплав Al-Zn-Mg-Cr образуется фаза Al3Ni в матрице сплава. Наличие частиц Al3Ni способствует формированию однородной и стабильной микроструктуры сплава при сверхпластической деформации при температуре 440°C и повышенных скоростях. Динамическая рекристаллизация в процессе деформации привела к уменьшению среднего размера зерен, формируя равномерную и мелкозернистую структуру. Такая структура позволяет сплаву достигать значительных удлинений, превосходящих свойства аналогов, используемых в промышленности. Подробности исследования представлены в научном журнале Physics of Metals and Metallography.
Эта работа была осуществлена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных школ (НШ-1752.2022.4).
Источник : Пресс-служба НИТУ МИСИС
