Исследователи разработали жаропрочный сплав на основе алюминия и кальция

Исследователи НИТУ МИСИС разработали инновационный металлический порошок на основе алюминия, предназначенный для аддитивного производства. Новый материал по своим показателям пластичности в пять раз превосходит существующие аналоги, при этом сохраняя высокую прочность. Данная разработка открывает новые возможности для аэрокосмической, автомобильной и энергетической отраслей, где требуются детали, способные выдерживать экстремальные нагрузки.

Ранее для лазерной 3D-печати металлами чаще всего применялись силумины — сплавы алюминия с кремнием. Однако такие конструкции имеют существенный недостаток: при длительном нагреве они быстро теряют прочность, а их характеристики практически не поддаются улучшению с помощью термической обработки. Попытки повысить жаропрочность за счет добавления никеля, меди или церия приводили к неоправданному удорожанию изделий и увеличению их удельного веса, что стало стимулом для поиска альтернативных решений.

Ведущий инженер научного проекта кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС Николай Летягин пояснил, что ключевым достижением стало снижение пористости образцов за счет подбора оптимальных параметров лазерной печати. По его словам, использование кальция в качестве легирующей добавки позволило заменить дорогостоящие компоненты, сохранив при этом высокую эффективность материала и одновременно уменьшив его массу, что крайне важно для снижения вероятности образования трещин в процессе эксплуатации.

Технические характеристики нового сплава подтверждают его высокий потенциал: детали выдерживают нагрузку на разрыв до 366 МПа и обладают способностью к удлинению на 30 процентов без разрушения. Сочетание таких качеств позволяет готовым изделиям эффективнее переносить механическое воздействие, что существенно снижает риск внезапных поломок в ответственных узлах техники.

Результаты научной работы опубликованы в авторитетном издании Journal of Manufacturing and Materials Processing. Старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС Торгом Акопян отметил, что главным преимуществом сплава является его термическая устойчивость. В отличие от традиционных алюминиево-кремниевых материалов, которые при нагреве до 300 градусов теряют около трети своей твердости, новая разработка практически не меняет своих свойств, что делает ее перспективной для использования в двигателях и силовых установках.