Учёные выяснили, сколько нужно добавить ценных материалов в сплав на основе алюминия и магния, чтобы достичь желаемых характеристик.
Обработка технологии производства таких сплавов с использованием небольшого количества редкоземельного металла скандия позволила увеличить прочность сплава до уровня тех, где скандия содержится гораздо больше.
Разработка новых алюминиевых сплавов и изучение их эксплуатационных характеристик являются ключевыми задачами для отечественной промышленности. Однако чистый алюминий не обладает достаточной прочностью и поэтому используется в сплавах с другими металлами.
«Для отраслей производства, требующих высокой конкурентоспособности, стоимость сплавов играет критическую роль при формировании конечной стоимости продукции. Поэтому создание и использование новых высокопрочных, но при этом более конкурентоспособных алюминиевых сплавов позволит уменьшить компромисс между качеством и стоимостью изделий из таких сплавов», — пояснил один из соавторов исследования, заведующий лабораторией низкоуглеродной металлургии и энергетики Сибирского федерального университета Павел Юрьев.
Один из самых интересных алюминиевых сплавов для машиностроения — это магналии (сплавы на основе алюминия и магния). Новые сплавы 1580 и 1581, созданные на их основе, в настоящее время успешно применяются в судостроительстве.
«Исследования литой и деформированной структуры таких сплавов показали, что при отжиге из твердого раствора слитков образуются мелкие частицы фазы Al3 (Sc, Zr), которые, при деформации сплавов и последующем технологическом нагреве, способствуют формированию и сохранению микроструктуры в листовых полуфабрикатах. Листовые полуфабрикаты после отжига (даже для варианта сплава со содержанием скандия 0,03%) превосходят по прочности серийный сплав 5083 не менее чем на 10%», — добавил Павел Юрьев.
В промышленные сплавы добавляются легирующие элементы в очень малых количествах, десятых или даже сотых долях процента. Несмотря на их небольшое содержание, стоимость этих добавок может превышать цену основного материала и существенно влиять на стоимость, подчеркнули специалисты. Поэтому в лаборатории утверждают, что дальнейшие исследования, направленные на снижение содержания дорогостоящего скандия в базовом сплаве и его замещение комбинацией других металлов — иттрия, эрбия, иттербия, являются актуальной задачей для металлургии.
Исследования ученых из НОЦ «Енисейская Сибирь» в данном направлении позволяют создавать качественные сплавы на основе алюминия с небольшим содержанием дорогих и дефицитных металлов, обладающие не менее высокой прочностью, чем аналогичные продукты с гораздо большим содержанием этих металлов.
По сообщению пресс-службы НОЦ «Енисейская Сибирь»