Российские учёные повысили качество алюминиевых бронз с помощью новой технологии

Исследователи из Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН, Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Объединённого института машиностроения НАН Беларуси и Новосибирского государственного технического университета разработали новый вариант порошковой технологии получения алюминиевых бронз с улучшенными механическими свойствами.

Результаты исследований опубликованы в журнале Materials Letters и вошли в краткий отчёт о важнейших научных достижениях, полученных российскими учёными в 2022 году, который был представлен на Общем собрании членов РАН.

Механическая прочность и коррозионная стойкость алюминиевых бронз делают их привлекательными материалами для авиационной промышленности и судостроения. В дополнение к алюминию в качестве легирующих элементов для образования упрочняющих включений коммерческие алюминиевые бронзы содержат никель и железо.

Для расширения диапазона получаемых свойств перспективным направлением является применение технологий порошковой металлургии. Коллектив учёных предложил способ изготовления монофазной бронзы, единственным легирующим элементом которой является алюминий.

Механическая обработка исходных порошков в высокоэнергетической мельнице способствует их эффективному смешиванию и измельчению. Затем для консолидации полученных смесей используется метод электроискрового спекания.

Новая технология позволила получить плотный (с плотностью до 98 % от теоретической) объёмный материал за очень короткое время. Кроме того, итоговые алюминиевые бронзы имеют достаточно мелкий размер кристаллитов (~100 нм), что является неоспоримым преимуществом при эксплуатации.

Предел текучести, предел прочности, деформация при разрушении и микротвёрдость полученных образцов не уступают характеристикам лучших образцов, применяемых сегодня в машиностроении, а значения механической прочности превосходят аналогичные характеристики известных коммерческих бронз близкого состава.

Также учёные отмечают, что полученная ими бронза обладает удельной электропроводностью, не уступающей показателям коммерческой. Всё это позволяет материалу, создаваемому по новой технологии, легко поддаваться обработке давлением при высоких и низких температурах и быть перспективным для изготовления деталей, работающих при высоких нагрузках и больших скоростях (червячные колёса и шестерни).