Onderzoekers van de Belgorod State University (BSU) en het Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) bestudeerden aluminiumlegeringen op atomair niveau en vonden patronen die hun structuur zullen helpen verbeteren. De bevindingen zullen nuttig zijn voor de ontwikkeling van nieuwe legeringen voor moderne vliegtuigen.

Volgens Marat Gazizov, senior onderzoeker bij het BSU-laboratorium voor mechanische eigenschappen van nanogestructureerde en hittebestendige materialen, concentreerde het onderzoek zich op het Al-Cu-Mg-Ag-systeem dat wordt gebruikt voor de vleugel- en romphuid. De aluminiumlegeringen die in vliegtuigconstructies worden gebruikt, hebben een groot aantal voordelen, zoals een laag gewicht en weerstand tegen slijtage en breuk bij verhoogde temperaturen, evenals cyclische en schokbelastingen.

"Aluminium wordt gecombineerd met koper (Cu), magnesium (Mg), zilver (Ag) en enkele andere elementen om de gewenste eigenschappen te bereiken. Dit proces dat legering wordt genoemd, kan de sterkte van het materiaal dat is behandeld met specifieke thermische of thermomechanische methoden aanzienlijk verbeteren." Marat Gazizov legt het uit.

Al-Cu-Mg-Ag-legeringen helpen bij het verkrijgen van legeringen met een hoge hittebestendigheid, maar volgens de projectleider is de evolutie van de structuur en mechanische eigenschappen van de legering in verschillende thermische of thermomechanische behandelingsmodi en bedrijfsomstandigheden nog steeds niet goed begrepen, wat de onderwerpkeuze voor dit onderzoek.

Marat Gazizov voegt eraan toe dat de legeringen worden gebruikt als constructiemateriaal voor onderdelen en samenstellingen die worden blootgesteld aan hoge temperaturen, wat een unieke combinatie van sterkte, breuktaaiheid en hoge weerstand tegen vermoeiingsscheurgroei vereist.

"Tegenwoordig wordt computersimulatie niet langer gezien als een 'toverstaf' en wordt het vaak gebruikt om effecten op atomair niveau te bestuderen. Terwijl we experimenteerden met de hittebestendige aluminiumlegering die zeer kleine hoeveelheden koper, magnesium en zilver bevat, observeerden we de vorming van gedispergeerde deeltjes met een dikte van slechts enkele nanometers die de legering ondanks hun kleine formaat veel sterker maken.Bovendien bleken de deeltjes coherent te zijn en goed in de aluminiummatrix te passen, als stukjes van een puzzel, hoewel met lichte vervormingen in hun atomaire structuur. We ontdekten ook dat de structuur van de deeltjes en dus het mechanische gedrag van de warmtebehandelde legering volgens een bepaald patroon verandert", merkt Anton Boev, een onderzoekswetenschapper bij Skoltech, op.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Materials Characterization , verbetert het begrip van de unieke mechanische eigenschappen en structuur van aluminiumlegeringen. De combinatie van mechanische eigenschappen die door het team zijn verkregen, zal de levensduur van vliegtuigconstructies die van deze materialen zijn gemaakt, helpen verlengen. + Verder verkennen

AI gebruiken om nieuwe materialen met gewenste eigenschappen te voorspellen