Создано в России
Композит для летательных аппаратов
Исследователи НИТУ МИСИС запатентовали гибридный композит на основе алюминия, предназначенный для элементов конструкции летательных аппаратов, лопаток компрессоров, дисков турбин реактивных двигателей, воздухозаборников и других деталей, эксплуатируемых в условиях пиковых нагрузок. Этот материал сочетает прочность, легкость и устойчивость к высоким температурам.
Алюминий обладает низкой плотностью, благодаря чему его используют для снижения массы конструкций. Однако традиционные алюминиевые сплавы и современные алюмоматричные композиты, упрочненные частицами керамики, обладают существенным недостатком: при температурах выше 300°C они значительно теряют прочность.
«Ученые Университета МИСИС создали и запатентовали инновационный композит на основе алюминия, который при температуре выше 300°C демонстрирует прочность, близкую к конструкционной стали, оставаясь при этом почти в три раза легче. Разработка будет востребована в авиации, космонавтике, машиностроении, где детали и оборудование эксплуатируются в экстремальных условиях и агрессивных средах», – рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Исследователи создали гибридный композиционный материал, в котором алюминиевая матрица одновременно армируется субмикрочастицами оксида алюминия и порошком титана. Российские ученые не просто смешали два типа добавок – они создали систему, в которой один из компонентов (титан) взаимодействует с алюминиевой матрицей на каждом этапе: от легирования до отжига, усиливая упрочняющий эффект оксида алюминия.
К частицам оксида алюминия, обеспечивающим повышенную жесткость композиционного материала, добавляют порошок титана. В ходе термообработки он вступает в реакцию с алюминием, образуя твердые и тугоплавкие интерметаллидные частицы. Они способствуют сопротивлению пластической деформации материала даже при высоких температурах, создавая дополнительный эффект упрочнения.
Не менее важен был и сам способ создания материала – механическое легирование. Интенсивная обработка в планетарной шаровой мельнице измельчает структуру до наноуровня, формируя множество ультрамелких и стабильных зерен. Благодаря этим гранулам происходит значительное упрочнение материала. Так получился материал, который по своим характеристикам (например, по прочности) похож на сталь, но весит гораздо меньше, чем сталь.