В Университете Брунеля (Лондон, Великобритания) завершился эксперимент по введению наноразмерного алмаза в алюминиевый расплав с применением ультразвуковой обработки. Полученный результат будет использован для создания новых материалов, преимущественно для морского транспорта. Эксперимент проводился на базе Brunel Centre for Advanced Solidification Technology (BCAST) под руководством профессора ТГУ и Университета Брунеля Дмитрия Эскина.
Ранее сплавы с наноалмазами никто не синтезировал, для этого брали более крупные частицы или графит. Ученые ТГУ рассматривают алмаз как перспективный материал для получения упрочнённых сплавов, хотя при этом используют и другие наночастицы.
Полученные материалы могут найти применение в авиастроении, автомобилестроении и космической индустрии: для изготовления корпусов, внутренней отделки и прочих элементов, не связанных с исполнительными механизмами (двигателями, редукторами). Они позволят уменьшить массу и улучшить параметры безопасности транспортных средств.
– Эксперимент по введению и распределению наночастиц в алюминиевом сплаве АМг5 проводился, чтобы понять, как, сохраняя качество, увеличить механические характеристики сплава при технологической обработке (пластичность, свариваемость и подобные) и эксплуатации (коррозионная стойкость), – рассказывает магистрант ФТФ Николай Кахидзе, вернувшийся со стажировки в Университете Брунеля. – Для введения наночастиц в алюминиевый сплав использовались специальные лигатуры с наноразмерным алмазом, которые были получены оригинальным методом ударно-волнового компактирования, запатентованного ТГУ (патент РФ №2654225).
Наноразмерный алмаз представляет собой порошок из алмазов, с размером частиц в несколько нанометров. Лигатуры (master-alloy) – это вспомогательные сплавы, применяемые для введения в жидкий металл других элементов. В данном эксперименте они представляют собой прутки, которые в дальнейшем будут достаточно удобны и технологичны для применения в производстве.
Эксперимент показал, что полученный сплав имеет высокое качество, без пор и дефектов. Таким образом, подобранные учеными параметры позволили ввести наночастицы в сплав без ухудшения качества исходного материала, это в дальнейшем поспособствует значительному увеличению механических свойств.
Получение новых легких сплавов на основе алюминия с повышенными
характеристиками – актуальная задача материаловедения. Введение даже
небольшого количества наночастиц (менее 1%) может приводить к
существенному увеличению физико-механических свойств недорогих
алюминиевых сплавов. Такие соединения будут иметь более низкую стоимость
по сравнению с применяемыми в настоящее время аналогами, где в
лигатурах используется дорогостоящий скандий.
Исследование проведено в лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ в рамках проекта, связанного с производством материалов для морского судостроения.
BCAST является подразделением Университета Брунеля, оно занимается инновационными исследованиями технологий контроля кристаллизации, разработкой методов обработки жидкого металла. Также там проводят собственные прикладные исследования с отдельными промышленными партнерами.