Материаловеды из Белгорода повысили пластичность и прочность уникального тугоплавкого сплава

В результате исследования было определено, что прокатка и последующий высокотемпературный отжиг сплава приводит к формированию мелкозернистой структуры, делающей его одним из самых пластичных сплавов данного типа. Этот улучшенный материал может найти применение в авиационной и космической промышленности благодаря прочности и пластичности. Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Материаловеды всего мира постоянно создают новые сплавы, состоящие из частиц тугоплавких металлов, для улучшения свойств материалов, описанных в авиационной и космической промышленности. Эти материалы должны быть легкими, прочными и способными выдерживать чувствительные нагрузки и повышенную температуру. Титановые и никелевые суперсплавы уже широко используются в производстве газотурбинных двигателей, но их свойства уже трудно значительно улучшить. В связи с этим специалисты стали обращать большее внимание на высоко- и среднеэнтропийные сплавы, которые соединяются из нескольких тугоплавких металлов и имеют особенности в работе при высоких температурах. Замена высокотемпературных материалов на такие сплавы влияет как на экологические нормы, так и на снижение вредных выбросов.

Однако высоко- и среднеэнтропийные сплавы обычно являются хрупкими из-за особенностей их структуры. Атомы металлов в таких сплавах охватываются в строгом порядке, что влияет на сложность в работе с их пластичностью. Их естественной заменой являются тугоплавкие сплавы с упорядоченной структурой, при которой температура зависит от пластичности. Эти сплавы состоят из упорядоченных частиц внутри зерен, называемых доменами. Однако ранее было неясно, какие из структурных элементов - потребители или домены - оказывают большее влияние на механические свойства материала, и как изменение их размеров может настраивать свойства сплава в соответствии с требованиями.

Исследователи из Белгородского государственного исследовательского университета и Санкт-Петербургского государственного морского института провели эксперименты, чтобы изучить механические свойства тугоплавкого среднеэнтропийного сплава Al15Nb40Ti40V5 с упорядоченной структурой. В ходе системных исследований они устанавливают размеры зерен и доменов, изменяя условия обработки, такие как температура и длительность отжига после прокатки.

Результаты исследования показывают, что независимо от размера домена, уменьшение размера зерен высокой степени растяжимости материала примерно на 50% зависит от температуры. Сплав Al15Nb40Ti40V5 относительно превосходит все ожидания тугоплавких высоко- и среднеэнтропийных сплавов на сегодняшний день. Исследователи разработали данный сплав, благодаря относительно простой обработке, который имеет перспективное преимущество для применения в конструкциях авиационной и космической промышленности.

Никитой Юрченко, одним из сотрудников "БелГУ", было сказано, что именно благодаря повышенному интересу со стороны мирового сообщества к указанным материалам может зародиться основа для будущих разработок серии новых композиций, обладающих уникальными свойствами. Об этом рассказало издание Indicator.

Ранее изданием involta.media была опубликована статья о том, что в Ростовской области запустили первый в России завод по производству полиэфирного штапельного волокна.