Уральские ученые сделали аэрокосмический сплав тверже и долговечнее

Исследователи Южного Уральского государственного университета (ЮУрГУ) вместе с международным научным коллективом смогли значительно улучшить свойства сплава на основе алюминия, хрома, железа и никеля.

Они увеличили твердость материала в два раза и износостойкость в три раза благодаря циклической штамповке в закрытых штампах. Этот метод обработки может быть применен для создания прочных и долговечных материалов, необходимых в сферах машиностроения и аэрокосмической промышленности. Сообщение об этом поступило от Российского научного фонда через РИА Новости.

Многокомпонентные сплавы, включающие в себя четыре и более металлов, представляют собой перспективный материал для применения в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Такие сплавы обладают уникальными свойствами, которые делают их особенно востребованными в производстве высокотехнологичных изделий.

Исследования в области улучшения свойств металлических сплавов имеют огромное значение для развития современных технологий и промышленности. Успех данного проекта открывает новые перспективы для создания инновационных материалов, способных выдерживать высокие нагрузки и экстремальные условия эксплуатации.

Изготовление сплавов, обладающих повышенной прочностью и устойчивостью к коррозии и высоким температурам, предполагает использование специальных методов обработки. Одним из таких методов является циклическая штамповка в закрытых штампах. Этот подход позволяет улучшить структуру и свойства сплава путем сжатия образца с двух сторон в ходе нескольких циклов. Для этого сплав помещают в пресс-форму, где верхняя и нижняя части могут сдавливать образец, поворачивая его разными гранями к прессующим элементам. Таким образом, дополнительная обработка сплавов, например, циклическая штамповка, позволяет значительно улучшить их характеристики и повысить прочность.

Исследование микроструктуры и прочности сплавов на основе алюминия, хрома, железа и никеля после циклической штамповки в закрытых штампах было проведено учеными из Южно-Уральского государственного университета (УЮрГУ) совместно с зарубежными коллегами. Выбор такого сплава обусловлен его составом из доступных и недорогих металлов, что делает его перспективным для промышленного применения.

Экспериментальные образцы были изготовлены путем смешивания чистых металлов - алюминия, хрома, железа и никеля - и последующего сплавления при высокой температуре. После остывания часть образцов подвергли штамповке в пресс-формах, а затем провели сравнение микроструктуры и механических свойств исходных и обработанных сплавов.

Результаты исследования показали, что циклическая штамповка влияет на микроструктуру и прочностные характеристики сплава, открывая новые перспективы для его применения в различных отраслях промышленности. Дальнейшие исследования в этом направлении могут способствовать улучшению технологий обработки металлов и созданию более прочных и устойчивых материалов.

Исследования показали, что в структуре всех образцов, изученных учеными, присутствуют две различные фазы металлического сплава. Одна из них содержит больше никеля и алюминия, в то время как вторая богата хромом, железом и никелем. Отмечено, что после процесса штамповки отдельные зерна металлов становятся значительно мельче на 44–65%, что, по мнению исследователей, свидетельствует о повышенной однородности образца.

Эффект циклической штамповки в закрытых штампах на твердость и износостойкость сплавов также был доказан экспериментально. Твердость сплавов увеличилась вдвое, а износостойкость — почти в три раза. Это объясняется тем, что уменьшение зернистости сплава в процессе обработки приводит к усилению связей между его компонентами.

Благодаря новой структуре, сформировавшейся после штамповки, вероятность возникновения дефектов в сплаве во время его эксплуатации снижается. Исследователи отмечают, что такие изменения делают материал более надежным и долговечным в условиях интенсивной нагрузки.

Исследование, проведенное совместно специалистами из Иранского университета науки и технологий, Университета Буали Сина, Центрального южного университета и Университета ОАЭ, было опубликовано в журнале "Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects". Этот научный труд привлек внимание мирового научного сообщества к вопросам коллоидной химии и инженерии поверхностей.

Исследователи сосредоточились на изучении взаимодействия различных коллоидных систем и их поведении в инженерных приложениях. Они провели серию экспериментов, чтобы понять основные принципы, лежащие в основе физико-химических свойств коллоидов и их влияния на процессы на поверхности.

Результаты исследования могут быть ключевым шагом к разработке новых материалов и технологий, основанных на коллоидной химии. Это открывает новые перспективы для улучшения производственных процессов и создания инновационных продуктов, способных удовлетворить потребности современного общества.

Источник и фото - ria.ru