#сплавы

Ученые Томского политехнического университета провели комплексное исследование и установили, что изделия из титановых сплавов, напечатанные на 3D-принтере, подвержены наводороживанию сильнее, чем литые. Результаты исследования дают «живую» картину процессов структурно-фазовой трансформации в сплаве при наводороживании и могут помочь усовершенствовать технологии получения и постобработки аддитивно полученных титановых сплавов.

Работая со сплавами Гейслера, которые обеспечивают высокоэффективное и экологически безопасное охлаждение в конструкции холодильников и тепловых насосов, физики Томского государственного университета усовершенствовали структуру поликристаллов сплава NiFeGa(Co). К нему был добавлен бор, и новый материал NiFeGaCoB показал значительный охлаждающий эффект в широком интервале температур – до 125°С. Кроме того, специальная термомеханическая обработка полученного сплава сделала его прочным и пластичным, что несвойственно поликристаллам в обычном состоянии. Такие результаты дают возможность повысить качество и при этом удешевить производство деталей для тепловых насосов, холодильников и охлаждающих устройств с микроэлектронной «начинкой», к примеру, компьютеров и мобильных телефонов.

Ученые из Института автоматизации проектирования РАН и Московского физико-технического института смоделировали структуру и процесс разрушения легких сплавов. Модель позволит определять межремонтный интервал авиационного оборудования и оптимизировать производство комплектующих, что повысит безопасность полетов.

Обычно исследователям приходится искать компромисс между прочностью и пластичностью сплавов. При низких температурах сохранить пластичность особенно сложно, но ученые нашли способ.

Специалисты НИТУ МИСИС и ПАО «ОДК-Кузнецов» представили инновационный подход, который позволяет создавать более прочные и термостойкие детали для авиадвигателей и энергетических установок. Они предложили изготавливать формы для отливок, сочетая технологию 3D-печати с высокотемпературным спеканием, что решает ключевую проблему существующих методик — выделение газов при литье жаропрочных сплавов.

Ученые разработали метод создания защитных танталовых покрытий на титане, который позволяет проконтролировать состав, структуру и свойства создаваемого слоя и добиться его большей механической прочности. Разработка может применяться в медицине для создания биосовместимых имплантатов, а также для защиты титановых деталей техники, работающей в агрессивных средах, например морских судов и автомобильных двигателей.

Предсказывать пористость железорудных брикетов и влиять на их свойства с помощью состава исходного вещества позволит новый метод, предложенный исследователями Университета МИСИС. В перспективе он позволит снизить затраты на производство сплавов и улучшить качество конечной продукции.

Команда ученых из РТУ МИРЭА создали модельную систему, воспроизводящую реальные условия работы материала, и изучили сплавы до и после длительного воздействия. Объектом исследования стали алюминиевые и титановые сплавы, которые широко применяются для изготовления конструкций, работающих в морских водах на большой глубине.

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.

Ученые из Сколтеха и МФТИ при помощи машинного обучения заметно ускорили поиск кандидатов металлических сплавов, из которых экспериментаторы отбирают материалы для ракетостроения и других высокотехнологичных отраслей.

Ученые Университета науки и технологий МИСИС усовершенствовали метод обработки сплава системы кобальт-хром-молибден для имплантатов тазобедренных суставов, штифтов, пластин и других биомедицинских изделий. Подход обеспечивает повышение прочностных характеристик материала при сохранении пластичности на стабильном уровне.

Сплавы на основе титана широко применяют в авиастроении. Этот материал отличается высокой прочностью, но предполагает трудоемкую обработку. Во время резания его поверхность деформируется — увеличивается шероховатость, меняется микроструктура и сильно изнашивается рабочий инструмент. Сейчас для получения более совершенных деталей исследуют сплавы с ультрамелкозернистой структурой. Процесс их резания отличается от стандартных крупнозернистых, и необходим правильный подбор параметров. Ученые Пермского Политеха выяснили, какие факторы обеспечивают нужное качество получаемых изделий из титана. Результаты повышают скорость обработки материала и уменьшают износ инструмента.

Сплавы на основе титана широко применяют в авиастроении, в частности в конструкциях авиационных газотурбинных двигателей. Разрушение деталей из такого материала в большинстве случаев начинается с поверхности, качество которой зависит от условий механообработки. Ученые Пермского Политеха выявили оптимальные режимы резания для точения сплавов, которые позволят материалу сохранить долговечность, а деталям — качество эксплуатации.

Титановые сплавы широко используют в аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности из-за высокой прочности, малого веса и устойчивости к коррозии. Однако нехватка экспериментальных данных создает трудности с прогнозированием их характеристик, что замедляет и ухудшает производство. Ученые Пермского Политеха разработали программу для нейросетей, которая с высокой точностью предсказывает показатель шероховатости поверхности сплава. От него зависит износ детали при трении с другими механизмами или поверхностью, а также противостояние коррозии.

Ученые ПНИПУ выявили основную причину возникновения альфа-слоя титановых отливок и разработали эффективную технологию, которая значительно снижает вероятность его проявления, вплоть до полного устранения.

Исследователи Университета МИСИС сравнили упрочняющие покрытия для различных типов твердых сплавов и выявили наиболее оптимальные под конкретные производственные задачи. Покрытия могут значительно увеличить производительность и срок службы высокопрочных и износостойких режущих инструментов для сферы металлообработки и машиностроительной отрасли.

Исследователи Университета МИСИС и ИМЕТ РАН нашли способ улучшить механические и функциональные свойства сплавов с памятью формы на основе никелида титана (TiNi) за счет сочетания процессов старения и интенсивной пластической деформации. Полученные результаты открывают новые перспективы для применения «умных» материалов в различных областях медицины и техники благодаря получению высоких механических и функциональных свойств, недостижимых после применения используемой в настоящее время технологии получения сплавов TiNi, включающей высокотемпературную деформационную обработку.

Литье по выплавляемым моделям — это традиционный способ изготовления деталей со сложными неровными поверхностями. В процессе литья важно полностью воссоздать форму и размер изделия из воска. Для создания внутренних полостей (они защищают детали от перегрева) в восковую модель помещают керамические стержни. Но убрать их уже после отливки сложно и трудоемко. Неполное удаление приводит к снижению эффективности охлаждения детали. Ученые ПНИПУ разработали и запатентовали способ изготовления керамических стержней, имеющих неравномерную прочность по глубине. Уникальная технология позволяет легко удалить материал. С ее помощью элементы нефтебурового оборудования, агрегатов сельского хозяйства, автомобилей и самолетов будут прочнее, а их производство — экономичнее.

Водород — один из самых распространенных элементов в природе, а свойства его уникальны. Например, в металлургии его применяют для плавления и сваривания тугоплавких металлов. Но с другой стороны, воздействие водорода способно резко уменьшить пластичность и прочность сплава, причем негативный эффект может появиться даже от малого количества. Ученые ПНИПУ исследовали, как водород воздействует на коррозионностойкие сплавы и сплавы цветных металлов. Результаты позволят определить условия преждевременного износа деталей, в том числе во время их обработки. Это повысит надежность оборудования, рассчитанного на огромные нагрузки, например, в машино-, авиа- и ракетостроении.

Ученые из Сколтеха и МФТИ с коллегами из Германии, Австрии и Норвегии предложили и верифицировали новый способ компьютерного моделирования магнитных сплавов с помощью машинно-обучаемых потенциалов. В методе в качестве переменных учитываются магнитные моменты атомов (магнитные степени свободы), благодаря чему он успешно предсказал энергию, механические и магнитные характеристики сплава железа и алюминия. Ученые планируют добавить в метод активное обучение и протестировать его на другом материале — нитриде хрома.