Российские учёные предложили способ уменьшения веса конструкций в автомобилях, самолётах и ракетах. Исследователями с помощью нанотехнологий получены новые свойства материала, которые демонстрируются при заводской сварке. В результате, по утверждению разработчиков, металлоконструкции могут быть облегчены в 1,5 раза.
Учёные Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» получили высокую прочность, при этом сохранили способность материала свариваться, что позволит уменьшить вес конструкций в автомобилях, самолётах и ракетах без потери прочности. О разработке сообщается в Journal of Materials Processing Technology.
В основе работы — новый способ обработки железа с помощью нанотехнологий. Традиционно для получения высокопрочного материала в его состав добавляются дополнительные химические элементы, из-за чего существенно ухудшается свариваемость металлоконтрукций в процессе обработки на заводах. Учёным МИСиС удалось разработать принципиально иную технологию получения материала на основе железа методом измельчения его внутренней структуры. Измельчение за счёт прессования на уникальной модернизированной установке интенсивной пластической деформации. Многократный процесс прессования приводит к существенному измельчению зёрен металла до наноразмерного уровня, что позволяет получить высокопрочное состояние технически чистого железа (АРМКО-железо).
Оно сохраняет высокие свойства при сварочных работах и может образовывать крепкие соединения. В результате появляется возможность использовать в новых металлоконструкциях сварку вместо болтовых соединений и за счёт этого уменьшить вес таких конструкций в полтора раза.
«После сварки наноструктурированное АРМКО-железо превосходит своими механическими свойствами железо, полученное традиционным способом. Это позволяет получить структурные элементы с оптимальными показателями, так как вес полученной конструкции меньше за счёт большей прочности материалов», — объяснил один из авторов научной работы, исследователь МИСиС Хайро Муньоз.
Наибольшее практическое применение разработка найдёт в автомобильной промышленности и в авиастроении, уверены учёные. Также отработка режимов сварки для объёмных металлических наноматериалов открывает новые перспективы в изучении данных материалов, так как до этого проблема их свариваемости практически не изучалась.
«Изучение технологических свойств наноструктурированных металлов, таких как свариваемость, позволит во-первых, однозначно определиться в областью применения данных материалов, а во-вторых значительно эту область расширить», — отметил заведующий научно-исследовательской лабораторией гибридных наноструктурныхматериалов МИСиС Александр Комиссаров.
По мнению Александра Комиссарова, разработка привлечёт внимание ряда научных групп те только в России, но и за рубежом, что позволит добиться новых и ещё более перспективных результатов в этой области. В ближайшее время коллектив продолжит исследование наноструктурированного железа с применением других сварочных технологий, разнообразных материалов и методов производства.
