Ученые представили новый «кроссоверный» сплав для аэрокосмической и автомобильной промышленности

В Университете МИСИС создали многокомпонентный сплав с высокой прочностью, коррозионной стойкостью и литейными свойствами, перспективный для использования в условиях экстремальных температур, аэрокосмической и автомобильной промышленности и строительной инженерии. Ученые объединили в одном материале достоинства различных групп алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы универсальны для применения в различных отраслях промышленности за счёт своих свойств. Особенно популярны три группы сплавов: первая — с добавлением кремния, меди и магния, известные как силумины, из которых получают качественные бездефектные изделия литьем, вторая — с медью и магнием, так называемые дюрали, и третья — высокопрочные сплавы с медью, магнием и цинком. У последних есть недостатки: они чувствительны к воздействию высоких температур и внешней агрессивной среды, а также склонны к появлению дефектов при создании деталей путем заливки расплавленного металла в форму.

«Для улучшения характеристик сплавов используются специальные добавки, которые могут улучшить способность материалов легко отливаться в нужную форму и сохранять свои свойства при высоких температурах. В качестве таких добавок можно использовать так называемые эвтектикообразующие элементы, которые снижают склонность к образованию трещин в изделиях при их получении и повышают жаропрочность», — рассказала младший научный сотрудник лаборатории «Ультрамелкозернистые металлические материалы», аспирантка кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС Мария Главатских.

Ученые разработали новый материал — кроссоверный сплав («crossover alloy»), в котором соединены три сплава из ранее описанных групп, а также добавлены иттрий или эрбий, как эвтектикообразующие элементы и наноупрочнители. Сплав сохранил высокую прочность при 200°C и устойчивость к коррозии. Подробные результаты описаны в научном журнале Metals (Q1). 

«Разработки ученых Университета МИСИС – ведущего вуза в области материаловедения в России – получили широкое признание и активно применяются в различных отраслях промышленности. Коллектив исследователей под руководством доцента кафедры металловедения цветных металлов, к.т.н. Андрея Позднякова создал многокомпонентный алюминиевый сплав, который будет востребован в наукоемких и высокотехнологичных сферах: аэрокосмической, автомобильной и др.», — сказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

В основе исследования лежат наработки профессоров НИТУ МИСИС Вадима Семеновича Золоторевского и Николая Александровича Белова, а также современные работы кафедры по легированию алюминиевых сплавов редкоземельными металлами. Кроме того, использован подход к созданию новых кроссоверных материалов путем соединения лома алюминиевых сплавов различных групп. 

«Объединение данных идей позволило нам создать сплав, который сочетает в себе все наиболее важные эксплуатационные характеристики: коррозионная стойкость, литейные свойства и прочность, в том числе в условиях высоких температур. Новые сплавы могут иметь широкие области применения во многих отраслях промышленности», — добавил к.т.н. Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-79-10142).