В Институте химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН совместно с Институтом гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН разработан новый вариант порошковой технологии получения алюминиевых бронз, обладающих улучшенными механическими свойствами. Результаты исследований вошли в краткий отчет о важнейших научных достижениях, полученных российскими учеными в 2022 году, который был представлен 23 мая на Общем собрании членов РАН в Российской академии наук.

Механическая прочность и коррозионная стойкость алюминиевых бронз делают их привлекательными материалами для авиационной промышленности и судостроения. Благодаря золотистому цвету алюминиевую бронзу можно использовать для изготовления ювелирных изделий и аксессуаров. В дополнение к алюминию, в качестве легирующих элементов коммерческие алюминиевые бронзы содержат никель и железо (для образования упрочняющих включений).

Обычно алюминиевые бронзы поставляются в виде литых или кованых изделий. Для расширения диапазона получаемых свойств алюминиевых бронз перспективным направлением является применение технологий порошковой металлургии. Так, например, в работе исследователей из ИХТТМ СО РАН и ИГиЛ СО РАН используется сочетание высокоэнергетической обработки порошков алюминия и меди в механохимических активаторах с последующим электроискровым спеканием полученных смесей.

Учеными предложен способ изготовления монофазной бронзы, единственным легирующим элементом которой является алюминий. Механическая обработка исходных порошков в высокоэнергетической мельнице способствует их эффективному смешиванию и измельчению. Применение такой методики как электроискровое спекание для консолидации механически активированных порошковых смесей позволило получить плотный (с плотностью до 98 % от теоретической) объемный материал за очень короткое время. Благодаря этому спеченный материал характеризуется достаточно мелким размером кристаллитов (~100 нм), что является неоспоримым преимуществом с точки зрения эксплуатационных свойств. Предел текучести, предел прочности, деформация при разрушении и микротвердость полученных образцов не уступают характеристикам лучших образцов, применяемых сегодня в машиностроении. Полученные значения механической прочности превосходят аналогичные характеристики известных коммерческих бронз близкого состава. Необходимо также отметить, что разработанная бронза имеет удельную электропроводность, не уступающую электропроводности коммерческой бронзы.

Получаемые по разработанной технологии монофазные алюминиевые бронзы с размером кристаллитов ~ 100 нм легко поддаются обработке давлением при высоких и низких температурах и перспективны для изготовления деталей, работающих при высоких нагрузках и больших скоростях (червячные колеса и шестерни).

Результаты совместных исследований, в выполнении которых также принимали участие белорусские коллеги из Объединенного института машиностроения НАН Беларуси и сотрудники Новосибирского государственного технического университета, опубликованы в журнале Materials Letters.

Источник: ИХТТМ СО РАН.