Физики ННГУ создали алюминиевые сплавы с рекордной сверхпластичностью

06.07.2022 17:15
Просмотров: 875

Физики Университета Лобачевского создали алюминиевые сплавы с рекордной сверхпластичностью, которые могут применяться в машиностроении и электротехнике.

Сверхпластичная штамповка позволяет изготавливать металлические изделия сложной формы за несколько секунд, избегая при этом потерь материала, чего нельзя добиться методами традиционной механической обработки.

По словам нижегородских учёных, сверхмелкое зерно в алюминиевых сплавах обеспечивает максимальную твердость в обычных условиях, но при нагревании такой сплав может удлиняться в несколько раз и становится сверхпластичным. При температуре 450-500 °С образцы алюминия с добавками магния и скандия удлинялись в 9-10 раз, а при охлаждении вновь приобретали первоначальные свойства.

– Нетривиальную задачу по сохранению субмикронного размера зёрен алюминия при одновременном воздействии повышенных температур и деформаций мы решили за счет микролегирования металла магнием и скандием. Это сохраняет механические свойства и усиливает коррозионную стойкость сплава, при этом нам удалось существенно снизить содержание магния – с 6% в промышленных сплавах до 0,5% в нашей разработке, – сообщил заведующий лабораторий диагностики материалов НИФТИ Университета Лобачевского Алексей Нохрин.

Это позволило дополнительно повысить электропроводность сплавов, что очень важно для их применения в электротехнике.

При этом введение в сплав скандия приводит при сверхпластичности к образованию крупных пор, которые могут спровоцировать преждевременное разрушение сплава. Эти поры возникают на крупных частицах игольчатой формы, образующихся при повышенных температурах.

– Чтобы избежать этого нежелательного эффекта, мы провели предварительный низкотемпературный отжиг сплавов, после него наночастицы приобретают сферическую форму. Эта технология позволила создать алюминиевые сплавы с лучшими характеристиками сверхпластичности, – подчеркнул Алексей Нохрин.

Новые алюминиевые сплавы с предельно малым содержанием алюминия и скандия обладают рекордными характеристиками сверхпластичности – при скоростях деформации 10-2-10-1 c-1 образцы удлиняются более чем в 10 раз. Работы проводятся при поддержке Российского научного фонда (грант №20-19-00672). Научные результаты опубликованы в журнале Materials, а технология их изготовления защищена несколькими ноу-хау.