Порошковую технологию получения алюминиевых бронз улучшили ученые русско-белорусского консорциума, 26 мая сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН.

Алюминиевые бронзы, полученные новым методом, обладают более высокими механическими свойствами, что было доказано в ходе проведенных исследований. Их результаты ученые представили в статье «Микроструктура и свойства бронзы Cu-10 wt% Al, полученной высокоэнергетическим механическим помолом и электроискровым плазменным спеканием», опубликованной в журнале Materials Letters. Они также были включены в краткий отчет о важнейших научных достижениях, российских ученых за 2022 год, представленный на Общем собрании членов РАН.

В статье авторы отмечают, что механическая прочность и коррозионная стойкость алюминиевых бронз сделали их востребованными в авиационном и судостроительном производстве. Кроме того, из-за красивого золотистого цвета их используют для изготовления ювелирных изделий и аксессуаров. Для повышения прочности в алюминиевую бронзу в качестве легирующих элементов обычно добавляют никель и железо.

Порошковая металлургия, которая при изготовлении изделия более выгодна, чем механообработка из-за минимального количества отходов, позволяет получить особые свойства или заданную микроструктуру материала изделия, что невозможно при использовании других методов.

Ученые российско-белорусского коллектива разработали способ изготовления монофазной бронзы с алюминием в качестве единственного легирующего элемента, при котором механическая обработка исходных порошков идет в высокоэнергетической мельнице. Это позволяет их эффективно смешивать и измельчать. Далее полученные смеси спекаются электроискровым методом.

Исследования показали, что плотность бронзы в этом случае достигает до 98% от теоретической, а получение изделий значительного объема занимает короткое время.

Алюминиевые бронзы, полученные с помощью новой технологии, также имеют достаточно мелкий размер кристаллитов (~100 нм), что при эксплуатации изделия является несомненным преимуществом.

Механические характеристики новых бронз, такие как пределы текучести и прочности, деформация при разрушении и микротвердость, оказались не хуже, чем у лучших образцов современных бронз, применяемых в машиностроении. При этом механическая прочность нового материала превосходит таковую у известных коммерческих бронз, имеющих близкий состав. Также и удельная электропроводность новой бронзы не уступает по своим показателям коммерческой.

Сыпучий материал, создаваемый по новой технологии, легко поддается обработке давлением как при высоких, так и низких температурах. Он может быть использован для изготовления деталей, работающих при высоких нагрузках и больших скоростях, например, червячных колес и шестерней.

Технология разработана учеными в составе консорциума, в который вошли Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Объединенный институт машиностроения НАН Белоруссии, Новосибирский государственный технический университет.