Учёные НИУ «БелГУ» разрабатывают технологию производства сверхпластичных листов большого размера из алюминиевого сплава

Полученные учёными НИУ «БелГУ» результаты помогут создавать габаритные материалы с ультрамелкозернистой структурой, которые необходимы для изготовления изделий сложной формы для авиа- и машиностроения методом сверхпластической формовки.

Всё больший спрос в транспортной и авиакосмической сфере возникает на крупноформатные сверхпластичные листы из термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, благодаря присущему им сочетанию прочностных свойств, низкому весу и коррозионной стойкости. Однако, как отмечают специалисты, до сих пор сформировать ультрамелкозернистую структуру в листах больших размеров не представляется возможным по технологическим причинам. Единственным способом для увеличения размеров полуфабрикатов является «сборка» большого листа из заготовок небольших размеров.

Группа материаловедов Белгородского госуниверситета в рамках гранта РНФ предложила сначала применять метод равноканального углового прессования с последующей прокаткой для формирования листов с ультрамелкозернистой структурой. По словам научного сотрудника НИИ материаловедения и инновационных технологий НИУ «БелГУ», кандидата технических наук Сергея Малофеева, в качестве материала исследования используется типичный термически неупрочняемый алюминиевый сплав Al-Mg-Mn-Zr и технология его интенсивной пластической деформации, которая позволит получить листы с размером зёрен около 1 мкм.

– За счёт формирования ультрамелкозернистой структуры прочностные свойства полуфабрикатов существенно возрастают, при этом сохраняются высокая пластичность и отличные коррозионные свойства, к тому же материал начинает демонстрировать сверхпластические свойства, – прокомментировал Сергей Сергеевич.

Предложенная учёными сварка трением с перемешиванием, являясь твёрдофазным процессом, исключающим плавление, позволяет сформировать в шве мелкозернистую или ультрамелкозернистую структуру за счёт низкой температуры процесса и больших пластических деформаций. К тому же варьирование режимов метода позволяет контролировать размеры зерна. Эти особенности технологии открывают возможности получения сварного соединения с заданными свойствами и требуемым уровнем прочностных свойств в очень широком диапазоне.

– По сути, благодаря сварке трением с перемешиванием мы можем создать практически равнопрочные соединения с однородной структурой во всех зонах этих полуфабрикатов. Сочетание же методов равноканального углового прессования и сварки трением с перемешиванием позволит изготовить конечный продукт – высокопрочные листы большого размера, обладающие сверхпластическими свойствами, для различных областей промышленности, включая судо- и авиастроение, строительство и транспортную промышленность, – объяснил специфику исследования Сергей Малофеев.

В рамках дальнейших исследований учёные оптимизируют режимы сварки трением с перемешиванием, а также разработают режимы сверхпластической деформации листов с неоднородной ультрамелкозернистой структурой.