Учёные Университета МИСИС предложили усовершенствованный деформируемый алюминиевый сплав, перспективный для изготовления обшивок сверхзвуковых самолётов, топливных баков и других деталей летательных аппаратов. По термической стабильности новый материал превосходит распространенный промышленный сплав 2219, при этом не требует сложных операций гомогенизации и закалки.
Используемый в авиапроме сплав 2219 имеет ряд ограничений: требует термической обработки, его рабочая температура не превышает 250°С. Чтобы создать превосходящий по характеристикам материал, учёные НИТУ МИСИС добавили в структуру алюминиевого сплава кальций — он способствует формированию термостабильного тройного соединения.
«Высокая жаропрочность нового алюминиевого сплава достигается благодаря особым микроструктурным элементам: наноразмерным вторичным выделениям, содержащим медь и марганец, а также эвтектическим частицам кальцийсодержащего соединения. В результате такая структура сплава, характерная для композитов, позволяет сохранить прочность и стабильность при нагревах до 400°C», — рассказал д.т.н. Николай Белов, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
Структура слитков кальцийсодержащих сплавов обеспечивает высокую деформационную пластичность при горячей и холодной прокатке, позволяя получать листы толщиной 1 мм. Учёные продемонстрировали, что после отжига листов при 400°C сплав с 1% кальция твёрже промышленного сплава 2219 на 50%. В традиционных алюминиевых сплавах прочность и термическая стабильность обычно достигаются за счёт термической обработки, которая формирует упрочняющие частицы. В предлагаемом материале этот этап исключён благодаря выделению наноразмерных частиц непосредственно из литой структуры. С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
«Предложенная базовая композиция системы Al—Cu—Mn—Ca может служить основой для разработки материалов нового поколения с повышенной термической стабильностью и улучшенными технологическими характеристиками. При внедрении в производство новый сплав позволит упростить промышленный процесс и сократить себестоимость итогового изделия, так как не нуждается в многоступенчатой обработке», — отметил к.т.н. Торгом Акопян, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
В дальнейшем исследователи планируют изучить влияние дополнительного легирования и режима деформационно-термической обработки перспективного сплава.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-79-30015).
