Штамповка сделала многокомпонентный сплав для аэрокосмической отрасли тверже и долговечнее

Ученые из Южно-Уральского государственного университета (Челябинск) с зарубежными коллегами исследовали, как меняется микроструктура и прочность сплава на основе алюминия, хрома, железа и никеля после циклической штамповки в закрытых штампах. Такой сплав авторы выбрали потому, что он состоит из недорогих и доступных металлов, а значит, может широко использоваться в промышленном производстве.

Исследователи изготовили экспериментальные образцы, смешав чистые металлы — алюминий, хром, железо и никель — и сплавив их при температуре порядка 1650°C. После остывания часть образцов поместили в пресс-формы и провели с ними процедуру штамповки. Затем авторы сравнили микроструктуру и механические свойства исходных и обработанных сплавов.

В структуре всех исследованных образцов наблюдалось две фазы: одна из них содержала больше никеля и алюминия, а вторая — хрома, железа и никеля. При этом отдельные зерна металлов в сплавах после штамповки оказались на 44–65% мельче. Это говорит о том, что такая обработка делает образец более однородным. Эта структура хороша тем, что в ней с меньшей вероятностью возникнут дефекты во время интенсивной эксплуатации.

Эксперименты также показали, что твердость сплавов после циклической штамповки в закрытых штампах увеличилась до двух раз, а износостойкость — почти в три раза. Такой эффект объясняется тем, что при обработке зернистость сплава уменьшилась, что повысило прочность связи между его компонентами.

«Наше исследование подтверждает, что циклическую штамповку в закрытых штампах можно использовать для улучшения качества используемых в авиа- и машиностроении сплавов. Мы надеемся, что этот подход позволит расширить применение многокомпонентных сплавов и тем самым закрыть текущие потребности промышленности в надежных и долговечных материалах», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Маджид Насери, PhD, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Высокоэнтропийные материалы» Южно-Уральского государственного университета.