В России нашли способ утроить прочность сплава для аэрокосмоса

Сразу две не имеющие аналогов технологии создания бездефектных композитов из стали и алюминия предложили ученые ВолгГТУ.

По их словам, прочность материалов возросла почти в три раза по сравнению с традиционными методами.

Результаты опубликованы в журнале Composite Interfaces. Cварка взрывом – наиболее эффективный и зачастую единственный способ соединения многих металлов, рассказали специалисты.

Эта технология предполагает соударение металлических пластин, одна из которых разгоняется до нескольких сот метров в секунду за счет детонации специального заряда. Как объяснили ученые, наиболее частый дефект, возникающий в процессе сварки взрывом, – формирование оплавленных участков, состоящих из смеси двух металлов, так называемых интерметаллидов.

Они существенно снижают механическую прочность и электропроводность композита.

Специалисты Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ) разработали две методики повышения качества термостойких композитов из стали и алюминия, получаемых сваркой взрывом.

По их словам, обе технологии позволяют избежать формирования интерметаллических очагов, отсутствие которых критически важно для аэрокосмической отрасли и ряда других ответственных применений данных материалов.

"Мы впервые в мире создали принципиально новую технологию сварки взрывом с одновременным ультразвуковым воздействием, позволяющую создавать бездефектные металлические композиты. Другой предложенный нами путь – интеграция между пластинами стали и алюминия особого барьера из хрома, также устраняющего дефекты и повышающего долговечность материала", – рассказал доцент кафедры оборудования и технологии сварочного производства ВолгГТУ Евгений Кузьмин.

По словам авторов, прочность слоев на отрыв у композита с барьерным слоем повышается почти в три раза, а удельное переходное электросопротивление снижается более чем в два раза.

Близкие к этому показатели достигаются и за счет ультразвуковой обработки без добавления хромового барьера.

"Аналогичные подходы к этой проблеме в мировой научной литературе отсутствуют. В ходе работы мы провели всесторонний анализ сдвиговой пластической деформации в тонких слоях композитов из металлов с резко отличающимися свойствами и исследовали влияние на свойства совместного действия нескольких высококонцентрированных источников энергии", – отметил Кузьмин.

Полученные фундаментальные данные, как объяснили ученые, дают возможность варьирования режимов обработки для создания целого ряда композитов с уникальными свойствами, а также позволяют экономнее использовать дорогостоящие и дефицитные металлы при производстве сплавов.

Обе предложенные технологии позволят эффективно заменить импортные композиты на отечественные материалы, превосходящие их по качеству, подчеркнули ученые.

В дальнейшем научный коллектив намерен разработать аналогичные решения для медно-алюминиевых и титано-стальных композитов, востребованных в различных отраслях российской промышленности. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №22-79-00217.

ВолгГТУ – участник программы государственной поддержки университетов РФ "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты".

Ссылка: https://ria.ru/20231031/nauka-1906170237.html