В НИТУ МИСИС создали новый сплав с особой структурой для аэрокосмической отрасли: добавление кальция позволило нейтрализовать вредное влияние примеси железа, присутствующее в переработанном алюминии, и объединить его в упрочняющий компонент. В перспективе изделия, созданные из предложенного сплава, можно будет применять в качестве обшивочных панелей летательных аппаратов.
Железо, содержащееся в переработанном алюминиевом сырье, существенно ограничивает его использование: оно образует в сплаве хрупкие соединения, из-за которых материал непригоден для изготовления высоконагруженных деталей. Для решения этой задачи учёные НИТУ МИСИС нейтрализовали негативное воздействие железа, включив его в устойчивое соединение с помощью легирования кальцием и дальнейшей термообработки.
«Разработки учёных Университета МИСИС, ведущего вуза страны в области новых технологий и материалов, успешно применяются в различных наукоёмких отраслях — от биомедицины до авиации и космоса. Новый материал, созданный нашими исследователями, сочетает лёгкость 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.
«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», — сказал д.т.н. Торгом Акопян, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
Учёные продемонстрировали, что в материале формируется новое кальцийсодержащее четырёхкомпонентное соединение, обладающее кубической кристаллической решёткой и компактной морфологией. Это позволило создать деформированные заготовки без трещин и иных дефектов. Подробности в научном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
Д.т.н. Николай Белов, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС объясняет: «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».
Эвтектическая микроструктура материала может снизить риск образования горячих трещин при послойной кристаллизации, что особенно важно при 3D-печати крупных деталей. При внедрении на промышленные предприятия разработка позволит существенно удешевить производство. В дальнейшем учёные планируют добавить в состав марганец, кремний и микродобавку циркония для повышения термостойкости, коррозионной стойкости и прочности.
