Forskere skaber ny aluminiumslegering med fleksibilitet, styrke, lethed

Aluminium er et af de mest lovende materialer til luftfarts- og bilindustrien. Forskere fra National University of Science and Technology (MISIS) fandt en enkel og effektiv måde at styrke aluminium-baserede kompositmaterialer på. Doping af aluminiumssmeltning med nikkel og lanthan, forskere formåede at skabe et materiale, der kombinerer fordelene ved både kompositmaterialer og standardlegeringer:fleksibilitet, styrke, lethed. Artiklen om forskningen er publiceret i Materiale Bogstaver .

Lettere og hurtigere fly og køretøjer kræver lettere materialer. Et af de mest lovende materialer er aluminium, eller hellere, aluminium-baserede kompositter.

Forskere fra NUST MISIS videnskabelige skole "Faseovergange og udvikling af ikke-jernholdige legeringer" skabte en ny stærk Al-Ni-La-komposit til fly- og bilindustrien. Dopingelementer blev tilføjet til aluminiumssmelten, danner specielle kemiske forbindelser, der yderligere dannede stærk forstærkende struktur.

"Vores forskergruppe, ledet af professor Nikolai Belov, har arbejdet med skabelsen af ​​aluminium-baserede kompositter i mange år. Al-Ni-La composite er et af sådanne projekter, rettet mod skabelsen af ​​"naturligt" aluminium-baseret kompositmateriale med mere end 15% vol. af dopingelementer. Et kendetegn ved den nye udvikling er den høje forstærkningsevne af de kemiske forbindelser med ultrafin struktur:diameteren af ​​forstærkningselementerne overstiger ikke flere tiere nanometer. Tidligere, forskere var begrænset til undersøgelsen af ​​systemer, hvor det åbenbart er umuligt at opnå en effektiv forstærkende struktur. Eller de fremstillede kompositmaterialer ved hjælp af arbejdskrævende pulvermetallurgiske metoder (sintring af pulvere), eller væskefaseteknologier til at ælte nanopartikler i smelten, "Torgom Akopyan, en af ​​forfatterne, forsker ved NUST MISIS Department of Metal Forming, kommentarer.

I dag, aluminium forstærkes hovedsageligt ved hjælp af nanopulver, men dette er en ekstremt dyr og tidskrævende proces, hvor resultatet ikke altid retfærdiggør omkostningerne. For eksempel, med en stigning i styrke med kun 5-20%, plasticiteten kan falde med titusindvis af procent eller endda flere gange. Ud over, selve partiklerne er for store - fra 100 nanometer til 1-2 mikrometer, og deres % vol. er lav.

Udvikling af NUST MISIS-forsker løser problemet med uensartet forstærkning og lav tæthed af "pulver"-kompositter:hvis en smelteteknik anvendes, efter Al-Ni-La-krystallisation overstiger diameteren af ​​dopingpartikler ikke 30-70 nanometer. Takket være "naturlig" krystallisation, partikler fordeles ensartet, danner en forstærkende struktur. Derfor, kompositten bliver stærkere og mere fleksibel end dens pulveranaloger.

"Vores komposit demonstrerer allerede bedre egenskaber end dets analoger, herunder udenlandske. Imidlertid, vi vil ikke stoppe her, og i fremtiden planlægger vi at fortsætte arbejdet med at skabe mere avancerede, kompleks (3-, 4- og mere-fasede) og billige kompositter, hvis produktionscyklus vil omfatte brugen af ​​aluminium af teknisk renhed og billigere legeringskomponenter, " tilføjer Torgom.

Ifølge videnskabsmænd, det foreslåede materiale kan primært bruges i luftfarts- og bilindustrien, såvel som til design af moderne robotteknologi, inklusive helikoptere, hvor det er afgørende at reducere dronens vægt. På grund af strukturdannelsens ejendommeligheder, det foreslåede materiale kan bruges til fremstilling af komplekse dele via 3-D-print. Ud over, nye udviklinger kan være af strategisk betydning ud fra et økonomisk synspunkt. I øjeblikket, den største andel af overskuddet i aluminiumsindustrien i Rusland er eksporten af ​​primæraluminium. Skabelsen af ​​nye højteknologiske udviklinger med øget værditilvækst vil øge indtjeningen ved at udvide indenlandske og udenlandske markeder for aluminiumforbrug.