Нанотехнологии дали возможность сварки прочного алюминиевого сплава
Сварка алюминиевого сплава 7075 (прочного, как сталь, но более лёгкого) до сих пор не представлялась возможной, однако, похоже, учёным удалось решить эту проблему.
Подпись к изображению: Прочный алюминиевый сплав теперь сваривается благодаря нанотехнологиям
Алюминиевый сплав 7075 был «звездой» в 1940-е годы, и не без причины. Дело в том, что этот сплав обладает большой прочностью, которая сопоставима с характеристиками большинства стальных изделий, которые можно приобрести сегодня.
Основным легирующим элементом алюминиевого сплава 7075 является цинк, на который приходится 5,6–6,1 процента; доля магния образует 2,1–2,5 процента; содержание меди находится на уровне 1,2–1,6 процента; кремний, железо, марганец, титан, хром и другие металлы составляют менее половины процента.
Сплав обладает высоким пределом выносливости, большой устойчивостью к коррозии и средней обрабатываемостью. Это не говоря уже о том, что его вес составляет всего треть от веса стали. Обладая такими впечатляющими характеристиками, сплав, как казалось в первые годы производства, имел большие перспективы. Что же пошло не так?
Всё дело в том, что процесс сварки алюминиевого сплава 7075 – непростая задача. Его практически невозможно использовать для создания деталей, которые производятся на сборочных линиях сегодняшних заводов.
Ответ кроется в наночастицах
Когда сплав нагревают до температуры сварки, его молекулярная структура создаёт неравномерный поток элементов, из которых он состоит, что приводит к снижению прочности и даже к растрескиванию.
Тем не менее, команде учёных инженерного факультета Калифорнийского университета, похоже, удалось разработать способ сварки этого сплава. Чтобы решить проблему, исследователи применили наночастицы карбида титана. Эти наночастицы использовали в качестве присадочного материала между двумя отдельными сварочными электродами.
Полученный сварной материал не трескался и не показывал ухудшения характеристик. Фактически, его предел прочности составил около 392 мегапаскалей – поясним, что такие свойства эквивалентны некоторым материалам, используемым в современном самолётостроении. Команда учёных полагает, что, проведя небольшой эксперимент, они смогут увеличить предел прочности соединений сплава до 551 мегапаскаля, что уже сравнимо со сталью.
Получив подобный материал – прочный, как сталь, но более лёгкий – производители обретут возможность создавать транспортные средства, которые будут быстрее и экономичнее нынешних. По словам руководителя исследования профессора Ли Сяочуня, для работы с этим сверхпрочным алюминиевым сплавом компании смогут использовать те же процессы и оборудование, которыми они располагают сейчас, но их продукты станут легче и будут потреблять меньше энергии, сохраняя при этом свою прочность.
29.01.2019 14:54
