Aluminium är ett av de mest lovande materialen för flyg- och bilindustrin. Forskare från National University of Science and Technology (MISIS) hittade ett enkelt och effektivt sätt att stärka aluminiumbaserade kompositmaterial. Doping av aluminiumsmälta med nickel och lantan, forskare lyckades skapa ett material som kombinerar fördelarna med både kompositmaterial och standardlegeringar:flexibilitet, styrka, lätthet. Artikeln om forskningen publiceras i Material Bokstäver .

Lättare och snabbare flygplan och fordon kräver lättare material. Ett av de mest lovande materialen är aluminium, eller snarare, aluminiumbaserade kompositer.

Forskare från NUST MISIS vetenskapliga skola "Fasövergångar och utveckling av icke-järnlegeringar" skapade en ny stark Al-Ni-La-komposit för flyg- och bilindustrin. Dopingelement tillsattes till aluminiumsmältan, bildar speciella kemiska föreningar som ytterligare bildade en stark förstärkande struktur.

"Vår forskargrupp, ledd av professor Nikolai Belov, har arbetat med att skapa aluminiumbaserade kompositer i många år. Al-Ni-La komposit är ett av sådana projekt, syftar till att skapa "naturligt" aluminiumbaserat kompositmaterial med mer än 15 volymprocent. av dopingelement. En egenskap hos den nya utvecklingen är den höga förstärkningsförmågan hos de kemiska föreningarna med ultrafin struktur:diametern på förstärkningselementen överstiger inte flera tiotals nanometer. Tidigare, forskare begränsades till att studera system där det uppenbarligen är omöjligt att få en effektiv förstärkningsstruktur. Eller så tillverkade de kompositmaterial med arbetsintensiva pulvermetallurgiska metoder (sintring av pulver), eller vätskefasteknologier för att knåda nanopartiklar i smältan, "Torgom Akopyan, en av författarna, forskare vid NUST MISIS Institutionen för metallformning, kommentarer.

I dag, aluminium förstärks främst med hjälp av nanopulver, men detta är en extremt dyr och tidskrävande process, där resultatet inte alltid motiverar kostnaden. Till exempel, med en ökning av styrkan med endast 5-20%, plasticiteten kan minska med tiotals procent eller till och med flera gånger. Dessutom, partiklarna i sig är för stora - från 100 nanometer till 1-2 mikrometer, och deras % vol. är låg.

Utveckling av NUST MISIS-forskare löser problemet med ojämn förstärkning och låg densitet av "pulver"-kompositer:om en smältteknik används, efter Al-Ni-La-kristallisation överstiger inte dopningspartikelns diameter 30-70 nanometer. Tack vare "naturlig" kristallisering, partiklar fördelas jämnt, bildar en förstärkande struktur. Därav, kompositen blir starkare och mer flexibel än dess pulveranaloger.

"Vår komposit visar redan bättre egenskaper än dess analoger, inklusive utländska. Dock, vi kommer inte att sluta här, och i framtiden planerar vi att fortsätta arbeta med att skapa mer avancerade, komplex (3-, 4- och flerfas) och billiga kompositer, vars produktionscykel kommer att omfatta användning av aluminium av teknisk renhet och billigare legeringskomponenter, " tillägger Torgom.

Enligt forskare, det föreslagna materialet kan användas främst inom flyg- och bilindustrin, såväl som för design av modern robotik, inklusive coptrar, där det är viktigt att minska drönarens vikt. På grund av strukturbildningens egenheter, det föreslagna materialet kan användas för tillverkning av komplexa delar via 3-D-utskrift. Dessutom, ny utveckling kan vara av strategisk betydelse ur ekonomisk synvinkel. Just nu, den största delen av vinsten inom aluminiumindustrin i Ryssland är exporten av primäraluminium. Skapandet av ny högteknologisk utveckling med ökat mervärde kommer att öka vinsten genom att expandera inhemska och utländska marknader för aluminiumförbrukning.