Закономерности, которые помогут улучшить структуру алюминиевых сплавов, выявили исследователи из Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ») и Сколковского института науки и технологий, 24 марта сообщает пресс-служба Сколтеха.

Исследования, проведенные на уровне атомов, помогли ученым получить знания, которые в будущем станут основой для разработки новых сплавов, отвечающих требованиям современного авиастроения. Результаты проделанной работы были опубликованы в журнале Materials Characterization.

Как рассказал руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов НИУ «БелГУ» Марат Газизов, исследованные командой ученых Al-Cu-Mg-Ag сплавы используются при изготовлении обшивки крыльев и фюзеляжей воздушных судов.

Выбор алюминиевых сплавов для отрасли самолетостроения обусловлен такими их достоинствами, как легковесность, износо- и термоустойчивость, а также устойчивость к циклическим и ударным нагрузкам.

«Для придания алюминию необходимых характеристик в сплавы добавляют медь (Cu), магний (Mg), серебро (Ag) и некоторые другие элементы. Процесс называется легированием и способен значительно упрочнить материал после применения определенных режимов термической или термомеханической обработки», — пояснил Марат Газизов.

Однако до настоящего времени эволюция структуры и механических характеристик таких сплавов при различных режимах термической или термомеханической обработки и различных условиях эксплуатации были недостаточно хорошо изучены. Именно этот пробел решили устранить своим исследованием ученые НИУ «БелГУ» и Сколтеха.

Детали и узлы Al-Cu-Mg-Ag сплавов обычно работают при повышенных температурах, что требует от них уникального сочетания прочности, вязкости разрушения и высокого сопротивления к распространению усталостных трещин.

Научный сотрудник Сколтеха Антон Боев рассказал: _«В исследуемом жаропрочном алюминиевом сплаве с небольшими добавками меди, магния и серебра экспериментальными методами было обнаружено выделение дисперсных частиц толщиной всего несколько нанометров, которые, несмотря на свои столь малые размеры, приводят к значительному улучшению прочности сплава. При этом нам удалось выяснить, что частицы являются когерентными — они встраиваются в алюминиевую матрицу как детали пазла с небольшими искажениями их атомной структуры. Также мы смогли определить, как изменяется структура частиц, и, следовательно, механические свойства сплава при термической обработке».

Проведенное исследование расширило объем научных знаний о природе уникальных механических свойств и структуре алюминиевых сплавов, что позволит улучшить их и увеличить ресурс авиационных конструкций, производимых из данных материалов.