Ученые из Томского государственного университета разработали метод значительно улучшить характеристики литейного алюминиевого сплава АК12, который широко применяется в автомобилестроении и авиации. Добавление одного процента базальтовых волокон вместе с ультразвуковой и вибрационной обработкой расплава увеличило предел прочности композита на 25%, а также повысило его твердость и пластичность.
Силумины, представляющие собой алюминиевые сплавы, являются одними из наиболее востребованных материалов в промышленности благодаря своей легкости, прочности, хорошей литьевой способности и устойчивости к коррозии. Они используются для изготовления автомобильных деталей, приборных корпусов и авиационных узлов. Тем не менее, у силуминов есть недостаток: в их структуре возникают хрупкие игольчатые включения, такие как кремний и интерметаллиды, что снижает пластичность и надежность готовых изделий.
В научно-исследовательской лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ, под руководством директора центра и главного научного сотрудника Александра Ворожцова, на базе научного центра мирового уровня «Новые материалы специального назначения», был найден способ решения проблемы твердости и пластичности алюминиевых сплавов.
«Армирование неметаллическими волокнами является одним из перспективных направлений модификации алюминиевых сплавов. В последние годы возрастает интерес к базальтовым волокнам, которые обладают высокой жесткостью, термостойкостью и химической инертностью при относительно низкой стоимости. Известно, что введение базальтовых волокон в алюминиевую матрицу улучшает механические свойства композитов. Однако взаимодействие волокон с расплавом и их влияние на структуру сплавов типа АК12 исследованы недостаточно», — отмечает старший научный сотрудник лаборатории Антон Хрусталёв.
Результаты экспериментов ученых ТГУ показали изменение структуры материала в сплаве с базальтовыми волокнами. Предел прочности возрос на четверть — с 186 до 232 МПа. Пластичность сплава также увеличилась: его способность растягиваться до разрушения выросла с 2,8% до 3,5%. Твердость материала повысилась, при этом напряжение, при котором сплав начинает пластически деформироваться, осталось практически неизменным.