Воскресенье, Июнь 15, 2025
13.06.2024

Ученые увеличили твердость алюминиевого сплава для авиационной и морской промышленности на 237%

Ученые НИТУ МИСИС в несколько раз улучшили свойства алюминиевого сплава, который активно используется в авиационной и морской промышленности: от лёгких конструкционных компонентов до радиаторов и корпусов электроники. Твердость материала выросла на 237% при добавлении нитрида циркония. Также значительно улучшились упругость и прочность.

Сплав алюминия, магния и кремния широко применяется в авиакосмической и морской промышленности, так как обладает высокой устойчивостью к коррозии, легко поддается обработке и отличается хорошей теплопроводностью. Тем не менее, у него есть недостатки: он недостаточно твёрдый, износостойкий и прочный на растяжение. Эти факторы ограничивают его использование.

«Для улучшения свойств алюминиевых сплавов используются различные армирующие добавки. Интересным вариантом является нитрид циркония (ZrN), известный своей высокой твердостью, коррозионной и радиационной стойкостью, а также низким коэффициентом термического расширения. Меняя количество добавки, можно регулировать параметры материала: относительную плотность, механические и теплофизические свойства. Каждый композит может найти применение в передовых инженерных областях», — отметила к.т.н. Вероника Суворова, научный сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

У традиционных методов создания композитных материалов на основе алюминия есть недостаток: армирующие элементы распределяются неравномерно. Исследователи НИТУ МИСИС утверждают, что наиболее эффективными считаются методы порошковой металлургии. Высокоэнергетическая механическая обработка в планетарной шаровой мельнице позволяет достичь равномерного распределения армирующих частиц в алюминиевой матрице. Для создания объемных материалов с низкой пористостью и высокими механическими свойствами подходит искровое плазменное спекание, при котором очень быстро осуществляется нагрев с использованием импульсов электрического тока, проходящих через спрессованный порошок.

Используя комбинацию этих методов, ученые синтезировали композиты с разным содержанием нитрида циркония. Добавление 30% нитрида циркония к алюминиевому сплаву привело к значительному улучшению механических свойств материала, в том числе, к увеличению твердости на 237%, модуля упругости на 56% и прочности на сжатие на 183%.

Согласно результатам исследования, опубликованного в научном журнале Scientific Reports (Q1), введение нитрида циркония также привело к получению композиционных порошков различной формы и размера.

«Увеличение количества ZrN влияет на форму частиц материала. При 30%-ном содержании образуются преимущественно округлые частицы. Это позволяет использовать материал в аддитивном производстве, т.е. при создании изделий с помощью 3D-печати», — рассказал к.т.н. Дмитрий Московких, директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Больше оперативных новостей читайте в Telegram-канале @ПРОметалл.

Последние публикации

15.06.2025

Металлургия в Израиле и Иране: что могут потерять страны в результате военного конфликта
Боевые действия на Ближнем Востоке могут рикошетом повлиять и на мировые цены

13.06.2025

«Ошибка выжившего» или осторожный оптимизм?
В Москве прошла выставка и конференция «Металлургия. Литмаш. Металлоконструкции»

12.06.2025

Металлурги Индии не заметили тренд на глобальную декарбонизацию
Они стремятся лишь наращивать свои сталелитейные мощности

11.06.2025

Российская Арктика ждёт «морозоустойчивую» автотехнику
Когда начнётся её массовое производство?