Введение наночастиц алмаза и оксида алюминия улучшает прочность и пластичность алюминиевых сплавов, используемых в аэрокосмической отрасли, сообщает портал «Инотомск» со ссылкой на научного руководителя ООО «АлКом», руководителя лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ Александра Ворожцова.

«Мы научились существенно улучшать прочность и пластичность серийных легких сплавов, вводя в их состав наночастицы алмаза и оксида алюминия», — цитируются в сообщении слова Ворожцова.

Как мы писали ранее, томским ученым удалось решить проблему введения наночастиц в сплавы для аэрокосмической промышленности. Этот процесс представляет собой проблему, так как эти частицы плохо смачиваются жидким металлом, слипаются из-за малого размера и в итоге остаются на поверхности расплавленного металла. Томским ученым удалось синтезировать лигатуры с нанокристаллической структурой, которые добавляются в сплав в процессе литья перед разливкой в формы. «Прочность материалов с нанодобавками на 20-25% выше, чем у обычных алюминиевых сплавов, пластичность и твердость — на 50%. Эти свойства сохраняются при температурах до 300 градусов по Цельсию», говорится в сообщении.

Как отмечается в статье, для получения сплавов с улучшенными характеристиками не требуется дополнительное оборудование, изменение технологий литья или особые условия хранения лигатур: они могут хранится при обычной влажности и температуре. При этом стоимость лигатур относительно невелика.

Работы над новыми материалами ведутся в рамках международного проекта ExoMet, который реализуется под эгидой Европейского космического агентства (ESA). В рамках этой программы 30 крупнейших научных организаций из 12 стран объединили свои усилия с целью создания новых материалов для космоса, авиа- и машиностроения. Основной задачей проекта является создание новых технологий обработки жидких металлов при помощи внешних полей, что позволит коренным образом изменить подход к управлению микроструктурой металлических сплавов и композитов.

Вклад ученых ТГУ в решение технических задач, стоявших перед участниками проекта, является весьма значительным: именно в Томске найден способ упрочнения алюминиевых сплавов при помощи специальных лигатур с наночастицами, обработанными ударной волной. Новый способ помог повысить прочностные характеристики легких сплавов на 30 процентов и улучшить другие свойства металла, в том числе его электропроводность.

Как пояснили в пресс-службе вуза, при создании лигатур ученые ТГУ работают с разными частицами, и в зависимости от состава частиц сплаву придаются различные качества. Так, при создании сплава для прототипа рамки для электронного оборудования спутников использовались наноразмерные частицы алмаза и алюминия. Ранее для создания такой рамки использовали технологию сборки из нескольких деталей. Благодаря томской разработке ученым впервые удалось создать цельнолитую конструкцию, при этом более легкую и прочную.

Технология уже запатентована и получила признание: например, голландская компания КВМ (один из ведущих в мире производителей лигатур) в рамках другого международного проекта создала алюминиевый кабель с нанодобавками по томской технологии.

Новые сплавы могут применяться как для авиации и космонавтики, так и в других сферах, например, медицине или спорте.

«В Германии мы работаем с предприятием, которое выпускает алюминиевые конструкции для спорта: инвентарь, футбольные ворота, оборудование для легкой атлетики (барьеры, стойки и т. п). Наша технология позволяет сэкономить металл — при высокой прочности можно сделать конструкцию тоньше. Пригодится материал и в ортопедии», — цитируются в сообщении пояснения Александра Ворожцова.