Aluminium is een van de meest veelbelovende materialen voor de luchtvaart en de auto-industrie. Wetenschappers van de National University of Science and Technology (MISIS) hebben een eenvoudige en efficiënte manier gevonden om composietmaterialen op basis van aluminium te versterken. Doping aluminium smelt met nikkel en lanthaan, wetenschappers zijn erin geslaagd een materiaal te creëren dat de voordelen van zowel composietmaterialen als standaardlegeringen combineert:flexibiliteit, kracht, lichtheid. Het artikel over het onderzoek is gepubliceerd in Materialen Brieven .

Lichtere en snellere vliegtuigen en voertuigen vereisen lichtere materialen. Een van de meest veelbelovende materialen is aluminium, of liever, composieten op basis van aluminium.

Wetenschappers van de wetenschappelijke school NUST MISIS "Phase Transitions and Development of Non-Ferrous Alloys" creëerden een nieuw sterk Al-Ni-La-composiet voor de vliegtuig- en auto-industrie. Aan de aluminiumsmelt werden dopingelementen toegevoegd, het vormen van speciale chemische verbindingen die verder een sterke versterkende structuur vormden.

"Onze onderzoeksgroep, onder leiding van professor Nikolai Belov, werkt al jaren aan de creatie van composieten op basis van aluminium. Al-Ni-La composiet is een van die projecten, gericht op het creëren van "natuurlijk" composietmateriaal op basis van aluminium met meer dan 15% vol. van dopingelementen. Kenmerkend voor de nieuwe ontwikkeling is het hoge versterkende vermogen van de chemische verbindingen met ultrafijne structuur:de diameter van de versterkende elementen is niet groter dan enkele tientallen nanometers. Eerder, onderzoekers beperkten zich tot de studie van systemen waarin het uiteraard onmogelijk is om een ​​effectieve versterkende structuur te verkrijgen. Of ze vervaardigden composietmaterialen door middel van arbeidsintensieve poedermetallurgiemethoden (sinteren van poeders), of vloeistoffasetechnologieën voor het kneden van nanodeeltjes in de smelt, "Torgom Akopjan, een van de auteurs, onderzoeker bij NUST MISIS Department of Metal Forming, opmerkingen.

Vandaag, aluminium wordt voornamelijk versterkt met behulp van nanopoeders, maar dit is een extreem duur en tijdrovend proces, waarbij het resultaat niet altijd de kosten rechtvaardigt. Bijvoorbeeld, met een toename in kracht met slechts 5-20%, plasticiteit kan met tientallen procenten of zelfs meerdere keren afnemen. In aanvulling, de deeltjes zelf zijn te groot - van 100 nanometer tot 1-2 micrometer, en hun % vol. is laag.

Ontwikkeling van NUST MISIS-wetenschapper lost het probleem van niet-uniforme versterking en lage dichtheid van "poeder"-composieten op:als een smelttechniek wordt gebruikt, na Al-Ni-La-kristallisatie is de diameter van het dopingdeeltje niet groter dan 30-70 nanometer. Dankzij "natuurlijke" kristallisatie, deeltjes zijn gelijkmatig verdeeld, het vormen van een versterkende structuur. Vandaar, het composiet wordt sterker en flexibeler dan zijn poederanalogen.

"Ons composiet vertoont al betere eigenschappen dan zijn analogen, inclusief buitenlandse. Echter, we gaan hier niet stoppen, en in de toekomst zijn we van plan te blijven werken aan het creëren van meer geavanceerde, complexe (3-, 4- en meerfasen) en goedkope composieten, waarvan de productiecyclus het gebruik van aluminium van technische zuiverheid en goedkopere legeringscomponenten zal omvatten, ' voegt Torgom toe.

Volgens wetenschappers, het voorgestelde materiaal kan voornamelijk worden gebruikt in de luchtvaart en de auto-industrie, evenals voor het ontwerp van moderne robotica, inclusief helikopters, waar het verminderen van het gewicht van de drone van cruciaal belang is. Vanwege de eigenaardigheden van de structuurvorming, het voorgestelde materiaal kan worden gebruikt voor de vervaardiging van complexe onderdelen via 3D-printen. In aanvulling, nieuwe ontwikkelingen kunnen economisch van strategisch belang zijn. Momenteel, het grootste deel van de winst in de aluminiumindustrie in Rusland is de export van primair aluminium. Het creëren van nieuwe hoogtechnologische ontwikkelingen met een grotere toegevoegde waarde zal de winst verhogen door de binnenlandse en buitenlandse markten voor aluminiumconsumptie uit te breiden.