Российские и норвежские ученые исследовали атомную структуру пластин/частиц, ответственную за высокую прочность алюминиевых сплавов при повышенных температурах. Исследователи смоделировали атомные конфигурации пластин/частиц и оценили их структурную согласуемость с окружающей алюминиевой матрицей. Результаты работы, опубликованной в журнале Materials Characterization, помогут в создании новых технологий производства высокопрочных алюминиевых сплавов.
Материалы для авиастроения должны сочетать в себе легкость и прочность, устойчивость к нагрузкам, трещинам, повышенным температурам и коррозии. Для этих целей используются алюминиевые сплавы, отвечающие определенному набору характеристик. Однако при эксплуатации обшивка корпуса и крыльев самолета подвергаются колоссальной нагрузке, что при особом температурном режиме работы ускоряет износ и разрушение.
Механические и химические свойства алюминиевых сплавов достигаются за счет обработки. Кроме того, свойства материала зависят от его химического состава, определенного в процессе литья. Чтобы соответствовать постоянно ужесточающимся требованиям к характеристикам авиационных материалов, ученые разрабатывают алюминиевые сплавы с добавками меди (Cu), магния (Mg), серебра (Ag) и других химических элементов. Такие сплавы, относящиеся к системе легирования Al-Cu-Mg-Ag, отличаются высокой жаропрочностью. Однако атомная структура Al-Cu-Mg-Ag и ее изменение при разной обработке и эксплуатации при повышенных температурах до сих пор плохо изучены.
Ученые из Белгородского государственного национального исследовательского университета, Сколковского института науки и технологий и их норвежские коллеги исследовали атомную структуру алюминиевых сплавов, чтобы понять механизмы их упрочнения и эволюции при термической/термомеханической обработке.
Ранее авторы смоделировали атомную структуру пластин/частиц из атомов меди, магния и серебра, которая была встроена в алюминиевую матрицу. Это позволило получить новые данные о напряженно-деформированном состоянии частиц/пластин, более детально описать механизмы их формирования в сплаве при термической и термомеханической обработке, а также установить причины уникальных механических свойств Al-Cu-Mg-Ag сплавов. Теперь ученые исследовали структуру границ между пластиной/частицей и алюминиевой матрицей и обнаружили взаимосвязь структурной согласуемости пластин/частиц различной толщины с матрицей и ориентацией границ пластин, а также скоплением вдоль них легирующих элементов — атомов меди.
«Сплав системы Al-Cu-Mg-Ag применяется в авиастроении для изготовления обшивки крыла и фюзеляжа, работающих при повышенных температурах, а также может использоваться для легкого бронирования спецтехники. Полученные фундаментальные знания будут способствовать переходу к новым технологиям производства алюминиевых сплавов с улучшенным комплексом механических свойств для изготовления деталей и узлов воздушных транспортных средств нового поколения», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Марат Газизов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
