#прочность

В ракетной технике, космонавтике и авиационной промышленности для изготовления деталей используют мартенситно-стареющие стали — сплавы железа с высокой прочностью. Для упрощения изготовления все чаще применяется аддитивная 3D-печать. Этот способ значительно сокращает отходы и время производства. В процессе послойной наплавки металлы подвергаются сложному термическому воздействию, в результате которого материал может менять свои характеристики, что неблагоприятно скажется на готовом изделии. Ученые Пермского Политеха провели эксперимент и определили, насколько стратегия нанесения слоев в процессе 3D-печати влияет на химический состав и свойства мартенситно-стареющей стали.

В производстве трубопроводной арматуры для улучшения характеристик металлических изделий применяют метод ионно-плазменного азотирования. Он формирует на поверхности изделия защитный слой, который усиливает сопротивляемость к образованию микротрещин, повышает прочность и стойкость к коррозии. Этот способ экологически безопасен, прост в управлении, а еще универсален для упрочнения всех видов сталей и сплавов. Но в России активное использование ионного азотирования в промышленности началось относительно недавно. Производить нужное оборудование стали также намного позже, чем в других странах. Тем не менее, отечественные установки уже существуют. Ученые Пермского Политеха впервые провели сравнительные исследования модифицированных слоев, полученных с помощью европейского и российского оборудования.

Легкий бетон набирает популярность в качестве альтернативного материала. Он позволяет уменьшить вес конструкции. Из опыта проектирования известно, что многие проблемы при строительстве больших сооружений связаны в первую очередь с нагрузками от собственного веса. В случае с бетоном еще одна трудность в том, что он сохраняет свою структуру до температуры 200 градусов Цельсия, после чего его прочность может снижаться. Ученые Пермского Политеха предлагают армировать легкий бетон стальным волокном и нанокремнеземом, что позволит сделать его прочнее и устойчивее к высоким температурам. Полученные результаты важно учитывать при проектировании высотных зданий и большепролетных мостов, разрушение которых может привести к человеческим жертвам и большим материальным затратам.

Материаловеды из Китая превратили обычный дефект в металлических сплавах в компонент, повышающий его прочность. Специалисты создали чистое золото с наноразмерными отверстиями, равномерно распределенными по металлу. Новый метод облегчил материал, сделал его прочнее и пластичнее, что может расширить возможности применения такого золота.

В машиностроении для обработки металла производители используют методы холодной деформации, когда под воздействием силы изменяется структура материала и возрастает прочность. Хромоникелевые стали, из которых производят, например, нержавеющие трубы, цистерны и сварную аппаратуру, обладают уникальными свойствами, но в процессе эксплуатации в агрессивных средах и при повышенных нагрузках поверхности изделий изнашиваются. Ученые Пермского Политеха разработали способ комплексной обработки, которая сочетает холодную деформацию и последующее насыщение материала азотом. Такая технология позволяет быстро повысить уровень прочности и твердости поверхности стали и ее сердцевины.

В НИЯУ МИФИ изучили предельные состояния конструкционных материалов при деформациях с помощью методов термомеханики. По мнению ученых, результаты исследований помогут оценивать прочность и ресурс элементов конструкций ядерных реакторов, ракетных двигателей, сверхзвуковых самолетов и других сложных технических систем.

Современное производство металлических изделий всегда включает предварительные испытания материалов. Они необходимы для изучения поведения металлов в процессе эксплуатации. Эта процедура помогает заранее предотвратить возможные неисправности и сохранить ресурсы производства. Исследователи из Пермского Политеха создали устройство для испытания твердых материалов на растяжение. В отличие от аналогов, разработка позволит увеличить перечень необходимых характеристик и повысить точность диагностики.

При участии ученых из Сколтеха разработан и исследован наноразмерный датчик, который можно внедрить в композитное крыло самолета, лопасть ветряка, пролет моста, кузов автомобиля, днище яхты или любую конструкцию из стекловолоконных полимерных композиционных материалов без запекания ее в автоклаве. Датчик сам разогревается до необходимой температуры путем подведения тока, не увеличивает толщину конструкции и не нарушает свойств композиционного материала, а, напротив, устраняет нежелательные поры. Использовать его можно для мониторинга целостности конструкции или борьбы с обледенением путем нагрева. Последнее особенно важно для кораблестроения и малой авиации, где часто применяются стеклопластики, в программе освоения Арктики.

Ученые зафиксировали самую высокую ударную вязкость для металлического сплава из хрома, кобальта и никеля. Мало того что этот сплав очень ковкий, он еще и впечатляюще прочен, при этом его прочность повышается по мере остужения.

В крупногабаритных конструкциях — строительной технике, автомобилях, самолетах и ракетах, где одна деталь может весить десятки килограмм — прочность соединений критически важна. Однако проводимые перед сборкой изделия испытания сосредоточены на выносливости непосредственно крупных деталей и не учитывают напряжения, возникающие в резьбовом соединении, откуда и начинается разрушение. Ученые Пермского Политеха разработали зажимное устройство для испытательной установки, которое позволяет измерить предельное напряжение в резьбовой канавке. Благодаря такому усовершенствованию можно достоверно и без лишних затрат оценить прочность конструкции.

Один из ключевых технологических вызовов современности – необходимость кратного снижения временных затрат на всех циклах создания и изготовления продукции. Изготовление крупногабаритных металлических конструкций традиционными методами требует много времени. В то же время гибридные аддитивные технологии – металлическая производительная 3D-печать в сочетании с последующей механообработкой – способны удовлетворить запрос промышленности на скорость получения готовых изделий, однако они зачастую уступают традиционным технологиям в прочности и пластичности получаемых изделий. Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы.

Двухфазные титановые сплавы широко применяются в авиации и двигателестроении благодаря своей высокой удельной прочности и коррозионной стойкости. Тем не менее повышение их предела выносливости остается актуальной задачей при разработке и производстве деталей газотурбинных двигателей, таких как лопатки и диски компрессора, которые испытывают значительные растягивающие нагрузки во время работы. Ученые механико-технологического факультета Пермского Политеха с коллегами из Уфы исследовали свойства сплава Ti-6Al-4V, состоящего из алюминия, ванадия и титана, и оценили его инженерные перспективы при максимально возможной для данного сплава температуре в 351 градус Цельсия.

Значительная часть космических аппаратов имеет большую массу и высокую себестоимость, поэтому материал, сочетающий в себе ультрапрочность, простоту и низкие затраты на производство, будет очень востребован. Ученые Пермского Политеха предложили в качестве армирующего компонента использовать базальтовое волокно. Конструкция с использованием этого композиционного материала выдерживает сильные перегрузки и большие перепады температур. Кроме того, использование базальтопластика значительно сократит затраты на производство технических устройств, используемых для работы в космическом пространстве.

Ученые исследовали ткани прошлого, чтобы лучше понимать, насколько долговечными и прочными будут новые экоматериалы.

Китайские химики узнали, как на атомном уровне сделать стекло подобным алмазу и даже тверже.

Ученые из Сколтеха и Института проблем сверхпластичности металлов РАН исследовали механические свойства высокоэнтропийных сплавов (ВЭС), полученных с помощью аддитивных технологий, под действием статических и циклических нагрузок. Это необходимо для того, чтобы определить практическое применение ВЭС, которые обладают высокими механическими характеристиками в широком диапазоне температур.

Полимерные структуры нового гидрогеля восстанавливают и усиливают разорванные цепи, становясь жестче и прочнее после механических нагрузок.

Компьютерное моделирование показало, что сгустки сверхплотного вещества в недрах нейтронных звезд отличаются невероятной для обычных материалов прочностью.

Секрет прочности оказался в специфической конформации домена белка.

Сингапурский инженер Филипп Кин (Phillip Keane) с помощью 3D-печати изготовил квадрокоптер с неразборным корпусом, который может выдерживать экстремальные условия эксплуатации. Об этом сообщается в пресс-релизе Наньянского технологического университета.