Ученые вдвое упрочили алюминиевый сплав для авто- и авиапрома

В Университете МИСИС предложили метод обработки алюминиевого сплава для создания легких авиационных и автомобильных деталей. C помощью механического легирования и последующего горячего прессования исследователям удалось повысить прочность и термостойкость материала почти вдвое. В перспективе подход позволит предприятиям масштабировать производство высокопрочных алюминиевых сплавов, снизив затраты за счет эффективного использования материалов и новых технических решений.

Деформируемые и литейные сплавы на основе алюминия не соответствуют современным требованиям транспортной отрасли: для работы при высоких нагрузках и повышенных температурах необходимы легкие, термически стабильные сплавы и композиционные материалы. Для решения этой задачи ученые улучшили свойства алюминиевого сплава с добавками марганца, циркония и меди, подвергнув его интенсивной механической обработке.

«Основной подход включал измельчение зерен и растворение легирующих элементов с последующей термической обработкой при температуре около 400°C, что привело к образованию наноразмерных частиц вторых фаз. Сплав сохраняет высокие характеристики при повышенных температурах благодаря дисперсионному и зернограничному упрочнению. Горячее прессование и последующая термическая обработка позволила повысить прочность на 80% и снизить пористость в 6 раз», — рассказала к.т.н. Анастасия Михайловская, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

Дисперсные частицы интерметаллидов, образующиеся в результате механического легирования и последующей термообработки, значительно улучшили прочностные свойства при повышенных температурах. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Metals (Q2).

«Предложенный сплав превосходит традиционные сплавы, в том числе с дискретными керамическими упрочнителями, по ряду характеристик. Высокие механические свойства обеспечиваются за счет нанозеренной и однородной структуры», — поделилась к.т.н. Ольга Яковцева, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

В дальнейшем ученые хотят изучить влияние других легирующих элементов на улучшение механических свойств. 

«Мы планируем провести дополнительные испытания для оценки усталостных характеристик и предела длительной прочности нового сплава», — разъяснил к.т.н Андрей Мочуговский, доцент кафедры металловедения НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 23–19–00791).