Ученые узнали, какая добавка улучшает свойства алюминиевых сплавов

4.4

В НИТУ МИСИС выяснили, что наиболее эффективный метод для создания прочных покрытий деталей в автомобильной и аэрокосмической отрасли, а также в аддитивном производстве, — холодное напыление. Повышенную твердость и износостойкость порошковой смеси на основе алюминиевого сплава придает добавление нитрида циркония.

НИТУ МИСИС

# 3D-печать

# авиация

# автомобилестроение

# алюминий

# сплавы

Образец с напылением и без / © Пресс-служба НИТУ МИСИС

Алюминиевые сплавы широко применяются в автомобилестроении и авиации благодаря их легкости и доступности. Для 3D-печати хорошо подходят сплавы на основе алюминия с добавлением кремния и магния, так как они обладают высокой текучестью, устойчивостью к коррозии и механической стабильностью даже при повышенных температурах.

«Несмотря на все достоинства алюминиевого сплава, детали из этого материала имеют сравнительно невысокую твердость и износостойкость. Для улучшения этих характеристик используют различные методы обработки поверхностей, такие как лазерная наплавка, анодирование и термическое напыление. Однако высокотемпературные методы могут привести к изменению химического состава материала, возникновению остаточных напряжений и микротрещин. Более современным способом является холодное напыление, которое позволяет наносить покрытия без нагрева до высоких температур», — рассказала кандидат технических наук Вероника Суворова, научный сотрудник НИЦ «Конструкционные керамические материалы» НИТУ МИСИС.

Для метода холодного напыления создаются порошковые смеси с добавлением укрепляющих компонентов, например, керамических частиц, таких как нитрид циркония. Основные задачи — свести к минимуму потери частиц в процессе напыления и определить оптимальное содержание добавки, необходимое для достижения наилучшего результата.

Ученые НИТУ МИСИС получили порошки с композиционными частицами, а также изучили влияние количества и распределения частиц нитрида циркония на структуру, твердость, жесткость и износостойкость композиционных покрытий. Порошки с 10 процентами добавки оказались неэффективны, и даже ухудшали сцепление слоев и снижали твердость и износостойкость материалов. В порошках, содержащих 30 процентов нитрида циркония, частицы равномерно распределялись внутри матрицы сплава, что позволило создать плотные покрытия и снизить потерю керамических частиц в процессе напыления с 50 до двух процентов.

«Применение композиционных покрытий с 30 процентами нитрида циркония продемонстрировало наилучший результат. Прочность, твердость, модуль упругости и износостойкость подложки (алюминиевого сплава) значительно увеличились, что особенно перспективно для применения в автомобильной и аэрокосмической промышленностях, где требуются легкие материалы с превосходными механическими характеристиками», — добавил кандидат технических наук Дмитрий Московских, директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы».

Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Advanced Engineering Materials (Q1), способствуют развитию гибридных технологий аддитивного производства, объединяющих 3D-печать и холодное напыление.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.