Уральские ученые сделали аэрокосмический сплав тверже и долговечнее

Исследователи ЮУрГУ вместе с международным научным коллективом достигли важного прорыва, увеличив в два раза твердость и в три раза износостойкость сплава на основе алюминия, хрома, железа и никеля с помощью циклической штамповки в закрытых штампах.

Этот метод обработки материалов, по мнению ученых, обладает потенциалом для создания высокопрочных и долговечных материалов, необходимых в сферах машиностроения и аэрокосмической промышленности. Согласно информации, предоставленной Российским научным фондом, многокомпонентные сплавы, содержащие четыре и более металлов, являются перспективным материалом для применения в автомобильной и аэрокосмической отраслях.

Метод циклической штамповки в закрытых штампах представляет собой эффективный способ улучшения свойств сплавов. Он позволяет не только увеличить прочность материала, но и сделать его более устойчивым к химическому воздействию и высоким температурам. Дополнительная обработка, такая как прессование под высоким давлением, способствует улучшению структуры и свойств сплавов.

Циклическая штамповка в закрытых штампах основана на принципе сдавливания сплава в пресс-форме, где верхняя и нижняя части могут сжимать образец с двух сторон. Этот процесс происходит через несколько циклов, во время которых сплав поворачивается разными гранями к прессующим элементам. Такой подход позволяет добиться равномерного улучшения свойств материала и повысить его качество.

Благодаря циклической штамповке в закрытых штампах, сплавы становятся не только прочнее, но и более устойчивыми к воздействию внешних факторов. Этот метод обработки открывает новые возможности для создания материалов с оптимальными характеристиками, что делает его важным инструментом в современной промышленности.

Исследование, проведенное учеными из Южно-Уральского государственного университета (УЮрГУ) совместно с зарубежными коллегами, сосредоточилось на изучении изменений в микроструктуре и прочности сплава на основе алюминия, хрома, железа и никеля после циклической штамповки в закрытых штампах. Этот сплав был выбран исследователями из-за своего состава, включающего доступные и недорогие металлы, что открывает перспективы для его широкого применения в промышленности.

Экспериментальные образцы, смешанные из чистых металлов - алюминия, хрома, железа и никеля, были созданы и сплавлены при высокой температуре около 1650 °C. После этого часть образцов подвергли штамповке в пресс-формах, чтобы изучить влияние этой процедуры на структуру и свойства сплава. Далее исследователи провели сравнение микроструктуры и механических характеристик исходного сплава с образцами, претерпевшими обработку.

Интересные результаты исследования могут пролить свет на потенциальные применения данного сплава в различных отраслях промышленности, а также подтолкнуть к дальнейшим исследованиям в области улучшения его свойств и производственных технологий.

После проведения исследований было обнаружено, что все образцы сплавов имели две различные фазы: одна богатая никелем и алюминием, а другая содержала хром, железо и никель. При этом после штамповки размеры отдельных зерен металлов уменьшились на 44–65%, что, по мнению ученых, свидетельствует о повышенной однородности структуры образца. Такая структура способствует снижению вероятности возникновения дефектов во время интенсивной эксплуатации, отмечают специалисты.

Кроме того, эксперименты показали, что твердость сплавов значительно возросла в два раза, а износостойкость увеличилась почти в три раза после циклической штамповки в закрытых формах. Этот эффект объясняется тем, что уменьшение зернистости сплава в процессе обработки привело к укреплению связей между его компонентами.

Таким образом, результаты исследования подтверждают, что штамповка сплавов способствует не только улучшению их механических свойств, но и повышению долговечности при эксплуатации. Важно продолжать изучение этого процесса для оптимизации производства и создания более надежных материалов для различных отраслей промышленности.

Исследование, проведенное совместно специалистами из Иранского университета науки и технологий (Иран), Университета Буали Сина (Иран), Центрального южного университета (Китай) и Университета ОАЭ, было опубликовано в журнале "Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects". Это исследование представляет собой значимый вклад в область коллоидной и физико-химической химии.

Авторы исследования сосредоточились на изучении взаимодействия между поверхностью и коллоидными частицами. Они провели серию экспериментов, чтобы раскрыть особенности этого взаимодействия и его влияние на различные физико-химические процессы.

Результаты исследования могут быть полезны для разработки новых материалов с улучшенными свойствами, а также для оптимизации процессов в различных отраслях промышленности. Эта работа стимулирует дальнейшие исследования в области коллоидной химии и инженерии поверхностей.

Источник и фото - ria.ru