Учёные НИТУ МИСИС изготовили металлический порошок на основе алюминия, который в 5 раз превосходит существующие аналоги по пластичности и при этом не уступает им в прочности. Изделия из такого сплава сохраняют свойства при нагреве до 300°C, благодаря чему материал является перспективной разработкой для аэрокосмической, автомобильной и энергетической отраслей.
Сегодня аддитивные технологии позволяют производить изделия сложной формы, которые невозможно изготовить методом литья. Для лазерной 3D-печати металлом чаще всего используют силумины — сплавы алюминия с кремнием. Однако такие конструкции при длительном нагреве быстро теряют прочность, и их характеристики практически невозможно улучшить с помощью термической обработки. Поэтому для повышения термостойкости и жаропрочности в алюминиевые сплавы добавляют никель, церий или медь, но это увеличивает удельный вес и стоимость материала. Для решения проблемы исследователи Университета МИСИС предложили альтернативу на основе системы алюминий-кальций.
Чем плотнее материал, тем выше его прочность и тем меньше вероятность образования трещин при эксплуатации. Нам удалось уменьшить пористость образцов, подобрав оптимальное соотношение мощности лазера и скорости печати. При этом кальций в качестве добавки заменяет дорогие легирующие элементы, не уступая им в эффективности, и снижает удельный вес образца, — поделился к.т.н. Николай Летягин, ведущий инженер научного проекта кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
Образцы выдерживают нагрузку на разрыв до 366 МПа и при этом способны удлиняться на 30% без разрушения. Сочетание высокой прочности и пластичности позволяет деталям эффективнее переносить механические нагрузки, что снижает риск внезапной поломки.
Одно из главных преимуществ нового сплава — устойчивость к высоким температурам. После нагрева до 300°C он практически не теряет твёрдость, тогда как у традиционных алюминиево-кремниевых материалов она снижается примерно на треть. Это позволяет использовать сплав для производства деталей, которые эксплуатируются в условиях высоких температур: например, в двигателях и силовых установках, — рассказал д.т.н. Торгом Акопян, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
Работа выполнена при грантовой поддержке Минобрнауки России (FZRR-2023-0005) и Российского научного фонда (проект №23-79-10147).
С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Journal of Manufacturing and Materials Processing.
Источник: Минобрнауки России
