Исследователи из Череповецкого государственного университета смогли определить температуру, при которой листы алюминиевого сплава становятся более однородными и прочными. Это открытие позволит заранее выбирать оптимальные условия обработки материала для различных деталей, используемых в авиационной и судостроительной промышленности, что уменьшит необходимость в трудоемких и дорогих дополнительных операциях. Результаты работы опубликованы в научном журнале Research Square.
Свойства алюминиевых сплавов обычно характеризуются пластичностью и прочностью. Пластичные материалы подходят для изготовления гибких и крупных деталей, в то время как высокая прочность необходима для несущих конструкций. В настоящее время для улучшения этих свойств в сплавы добавляют редкие металлы или подвергают материал нескольким дополнительным этапам температурной обработки. Однако, как отмечают ученые, эти методы увеличивают затраты и затягивают производство.
Доцент кафедры металлургии, машиностроения и технологического оборудования Иван Поспелов отметил, что необходимых свойств для некоторых типов материалов можно достичь за счет изменения условий первичной обработки сплава, минуя дополнительные обработки и дорогостоящие добавки. К примеру, листы алюминиево-магниевых сплавов, которые используются для производства кухонных наборов, обшивки самолетов и внутренних панелей кораблей, после холодной прокатки подвергаются отжигу — термической обработке, восстанавливающей структуру материала после деформации.
Специалисты выяснили, что температура отжига влияет на баланс прочности и пластичности сплава. При 330 градусах Цельсия наблюдается снижение пластичности из-за образования частиц вторичной фазы, а при 370 градусах начинается процесс рекристаллизации, когда старые деформированные зерна заменяются новыми, и материал снова становится пластичным.
Поспелов объяснил это на примере листа бумаги: если нагреть материал до 330 °C — можно лишь разгладить складки внутри структуры, но полностью устранить дефекты не получится; а при 370 °C структура перестраивается, и сплав становится более однородным. Таким образом, из одного материала можно получать как твердые, так и пластичные листы, пригодные для различных целей.
Кроме определения температурного порога, специалисты разработали математические модели поведения алюминиево-магниевого сплава АА5056, используемого в авиационной и морской промышленности благодаря его устойчивости к низким температурам и высокосоленой среде.
В дальнейшем ученые планируют изучить, как добавление различных легирующих элементов будет влиять на новые показатели сплава АА5056 и его свойства.
