В НИТУ МИСИС создали новый сплав с особой структурой для аэрокосмической отрасли. Добавление кальция позволило нейтрализовать вредное влияние примеси железа, присутствующего в переработанном алюминии, и объединить его в упрочняющий компонент. В перспективе изделия, созданные из предложенного сплава, можно будет применять в качестве панелей обшивки летательных аппаратов.
Железо, содержащееся в переработанном алюминиевом сырье, существенно ограничивает его использование — оно образует в сплаве хрупкие соединения, из-за которых материал становится не пригодным для изготовления высоконагруженных деталей. Для решения этой проблемы ученые НИТУ МИСИС нейтрализовали негативное воздействие железа, включив его в устойчивое соединение с помощью легирования кальцием и дальнейшей термообработки.
«Новый материал, созданный нашими исследователями, сочетает легкость и прочность, характерную для авиационных сплавов. Благодаря высокому содержанию эвтектики и стабильной структуре материал перспективен для использования в технологии 3D-печати», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Ученые продемонстрировали, что в материале формируется новое Ca-содержащее четырехкомпонентное соединение, обладающее кубической кристаллической решеткой и компактной морфологией. Это позволило создать деформированные заготовки без трещин и иных дефектов.
«Когда в алюминиевом сплаве появляется железо, оно часто образует острые, игольчатые кристаллы, которые делают металл хрупким. Добавление кальция формирует особую эвтектическую фазу и обеспечивает устойчивую структуру», — отметил один из участников исследования, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС, доктор технических наук Торгом Акопян.
По мнению ученых, эвтектическая микроструктура материала снизит риск образования горячих трещин при послойной кристаллизации, что особенно важно при 3D-печати крупных деталей. При внедрении на промышленные предприятия разработка также позволит существенно удешевить производство.
«Предложенный материал обладает удачным сочетанием механических и технологических свойств, что обуславливает широкий спектр его возможных применений. В перспективе он может заменить используемый сейчас промышленный деформируемый сплав АК4-1 (2618), малопригодный для 3D-печати», — добавил еще один автор разработки, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС, доктор технических наук Николай Белов.
В дальнейшем ученые планируют включить в состав сплава марганец, кремний и микродобавку циркония для повышения термостойкости, коррозионной стойкости и прочности.
Источник https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/98474/