Новости

28 августа, 2023 16:15

Физики выяснили, почему снижается прочность авиационных сплавов

Источник: ТАСС
Российские и норвежские физики обнаружили, что жаропрочные алюминиевые сплавы постепенно теряют прочность при длительном нагреве и физических нагрузках в результате слияния особых пластинок внутри этих материалов. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Materials Science and Engineering: A.
Источник: wirestock/Freepik
«Полученные результаты помогают нам лучше понять факторы, ответственные за прочностные свойства сплава на основе алюминия, меди, магния и серебра. Это позволяет лучше подобрать их химический состав, а также условия получения для применения в авиастроении», - заявил старший научный сотрудник Белгородского государственного национального исследовательского университета Марат Газизов.
Газизов и его коллеги изучали свойства жаропрочных материалов на базе алюминия, меди, магния и серебра, которые широко применяются в авиационной промышленности. Для создания таких материалов исходные компоненты сплавляют, закаливают, и затем выдерживают длительное время при температуре около 200 градусов Цельсия.

Как объясняют исследователи, прочность сплава при этом повышается благодаря возникновению внутри него тонких пластин из соединений двух и более металлов. Они служат барьером для роста мелких линейных дефектов (трещин), которые могут привести к разрушению материала.


Образец сплава после нагружения до разрушения при 150°С в течение около 3000 часов. Источник: Gazizov et al. / Materials Science and Engineering: A, 2023

Процессы снижения прочности сплава

Авторы работы заинтересовались тем, как меняется структура и свойства этих пластин по мере износа деталей. Ученые на протяжении четырех месяцев подвергали материалы действию температур 150 и 165 градусов Цельсия и разных механических нагрузок и отслеживали то, как меняется внутренняя структура сплава.

С течением времени пластины внутри деталей постепенно становились более толстыми и объемными. Это было связано с тем, что на них «оседали» атомы меди, магния и серебра из соседних с ними регионов сплава, а также с тем, что некоторые мелкие пластины сливались и формировали более крупные элементы. Снижение числа пластин вело к тому, что внутри сплава становилось меньше барьеров для роста дефектов, что способствовало их ускоренному формированию.

Процесс слияния пластин, по словам исследователей, протекал значительно быстрее при одновременном нагреве и нагружении изделий, что еще больше ускоряло износ материала. Повышение температур также ускоряло слияние пластин и снижение прочности деталей.

Как надеются ученые, собранные ими сведения помогут в разработке новых жаропрочных сплавов, менее подверженных такой форме износа. Это поможет сделать конструкции на их базе более долговечными и надежными, считают исследователи.

 Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

16 июля, 2024
Наглядный полимер: биоинженерные имплантаты заменят костную ткань
Российские ученые разрабатывают уникальные имплантаты, которые позволят отказаться от применения дон...