Ученые открыли способ управлять прочностью авиационных сплавов через температуру

Исследователи из Институтов ядерной физики и теоретической и прикладной механики СО РАН разработали принципиально новый подход к управлению свойствами современных авиационных сплавов.

Открытие позволит в перспективе контролировать плотность и прочность материалов, используемых в аэрокосмической отрасли, с помощью температурного воздействия, сообщает ТАСС.

Работа сосредоточена на сплавах системы алюминий-медь-литий (Al-Cu-Li) — это высокопрочные и легкие материалы, которые должны в будущем заменить традиционные клепаные соединения в конструкциях самолетов на сварные. Однако главным препятствием до сих пор оставалась низкая прочность сварного шва по сравнению с основным материалом. При сварке упрочняющие фазы в сплаве могут растворяться, что резко ухудшает механические характеристики соединения.

Ученым впервые в мире удалось определить температурные режимы, при которых в сплавах Al-Cu-Li можно целенаправленно управлять образованием или растворением упрочняющих фаз как в основном материале, так и в сварном шве.

«Мы впервые нашли температуры, при которых упрочняющие фазы либо растворяются, либо формируются. Это позволяет нам в дальнейшем управлять механическими свойствами сплава, просто изменяя температурный режим», — пояснил один из авторов работы Александр Маликов.

Ключевую роль в открытии сыграла уникальная методика. Исследователи помещали образцы сварных соединений в печь и, постепенно повышая температуру, просвечивали их мощным синхротронным излучением. Это позволило в реальном времени наблюдать, как меняется фазовый состав материала при нагреве с шагом в 5-10 градусов Цельсия.

«В ходе эксперимента мы в режиме реального времени увидели, как при нагреве в зоне лазерного сварного шва стабилизируется упрочняющая фаза. Именно её формирование и закрепление привело к улучшению свойств материала», — отметил участник исследования Александр Шмаков.