Сплавы нового поколения от российских и японских ученых

Российские ученые разработали программу для нейросетей, которая прогнозирует свойства сплавов. Инновационная программа с высокой точностью предсказывает показатель шероховатости поверхности сплава – от него зависит износ детали при трении с другими механизмами или поверхностью, а также противостояние коррозии. Актуально для аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности.

Встречайте новый дайджест технологий сохранения энергии. Сегодня рассказываем о сплавах нового поколения.

Сплав из пяти металлов

Ученые Южно-Уральского университета совместно с иностранными коллегами разработали сплав для авиации и машиностроения. Инновационный материал состоит из железа, никеля, хрома, ниобия и марганца.

Большую часть состава сплава занимают железо и никель, 15% приходится на хром, обеспечивающий антикоррозийные свойства, еще 10% – на марганец, небольшую долю может составлять ниобий. Ниобий — это блестящий серебристый металл, устойчивый к коррозии и образующий прочные сплавы.

[s_1415409099]-[gs_7]-[is_25]-[u_0]-[oi_0]-[m_kandinsky-22]-создание_нового_сплава_процесс.jpeg

Для разработки нового сплава ученые смоделировали несколько вариантов соотношения компонентов. Лучшие характеристики показал состав, где на железо и никель приходится 65%, а на ниобий - 10%. Новый материал показал высокую устойчивость к агрессивным средам и экстремальным температурам.

Сплав с нерастворимыми кристаллами

Исследователи МИСИС создали высокопрочный сплав, который сочетает легкость, прочность и термическую стойкость. Чтобы получить новый сплав, ученые использовали смесь промежуточного сплава алюминия и кальция, чистых меди и алюминия, а также других элементов. Материал подвергли высокотемпературной обработке в течение нескольких часов, что привело к формированию уникальной структуры с нерастворимыми кристаллами, содержащими кальций и кремний.

3.jpg

Эти кристаллические включения играют ключевую роль в улучшении механических свойств сплава. Такая структура обеспечивает оптимальное сочетание прочности и пластичности, что очень важно для материалов, используемых в авиакосмической отрасли.

Команда ученых применила традиционные методы термомеханической обработки, включая отжиг, прокатку и старение, для достижения желаемых характеристик сплава. Главное преимущество разработки — отказ от дорогостоящих добавок — редкоземельных металлов и никеля, присутствующего в промышленных аналогах.

Ожидается, что инновационный сплав поможет продлить срок службы поршневых и авиационных двигателей, топливных баков, структурных компонентов аэрокосмических аппаратов.

Полимероподобный сплав

Исследователи из Японии разработали полимероподобный сверхпрочный металлический сплав из титана и никеля. Материал прочный, как сталь, но может растягиваться, как резина при изменении условий окружающей среды. Разработчики полагают, что он подойдет для создания футуристичных самолетов, способных менять форму.

[s_1654892441]-[gs_7]-[is_25]-[u_0]-[oi_-1]-[m_kandinsky-22]-футуристичный_гибкий_самолет.jpeg

Ранее ученые выяснили, что сплав из титана и никеля обладает особыми свойствами: он способен сильно растягиваться и сохранять свою новую форму. А при повышении температуры сплава он может вернуться к первоначальной форме. Однако эта особенность проявлялась только при определенных температурах.

Новый же сплав демонстрирует растяжимость и прочность в широком диапазоне температур: от -80 °С до +80 °С. На первом этапе сплав растянули на 50%, затем нагрели его до 300 °С. После этого материал еще раз растянули на 12%. В результате материал стал выдерживать давление, примерно в 18 000 раз превышающее нормальное атмосферное давление. Прочность сплава стала сопоставимой со сталью, а гибкость оказалась в 20 раз выше, чем до обработки.

Широкое применение сплавов легко объяснимо: по сравнению с чистыми металлами они обладают лучшими механическими и технологическими свойствами. Например, хорошо всем знакомая нержавеющая сталь — это сплав железа, хрома и других металлов. Благодаря высокой устойчивости к коррозии, тепловым и механическим воздействиям она используется в различных сферах: от производства сэндвич-панелей до изготовления столовых приборов.

2.jpg


Подпишитесь на публикации нашего блога

И вы точно будете в курсе самых современных технологий и трендов

Смотрите наши
проекты

gototop