Ученые НИТУ МИСИС предложили альтернативу дорогостоящим сплавам для транспорта и машиностроения.
Исследователи НИТУ МИСИС представили обновлённый состав стали для авто-, авиа-, ж/д и машиностроительной отрасли, сочетающий высокую прочность и пластичность. Сплав может стать альтернативой дорогим никелевым материалам и позволит снизить вес конструкций.
Создание стойкой и пластичной стали для транспорта и машиностроения остаётся актуальной задачей, так как традиционный материал на основе железа с добавлением хрома и никеля — дорогостоящий вариант. Учёные НИТУ МИСИС предложили более экономичный состав на основе железа, марганца, алюминия, углерода и кремния.
«НИТУ МИСИС — признанный лидер в области металлургии, занимает 51-75 место в мире и 1-е место в России по направлению Metallurgical Engineering ведущего международного рейтинга ARWU. Наши ученые занимаются разработками, которые находят применение в различных отраслях промышленности – от медицины до авиа- и ракетостроения. Новый сплав стали, сочетающий высокую прочность и пластичность, может найти применение на машиностроительных предприятиях для производства высокопрочных деталей», — сказала ректор Университета МИСИС Алевтина Черникова.
Исследователи изучили новый сплав в различных состояниях на многофункциональном термомеханическом симуляторе: после отливки, закалки, старения и горячей деформации. Они обнаружили, что марганец и алюминий позволили уменьшить плотность и удельную массу образца, а добавка кремния стала ключевой в получении баланса между прочностью и способностью к деформации.
«Когда углерод соединяется с металлом, образуются карбиды, которые снижают пластичность и коррозионную стойкость материала. Добавка алюминия изменила поведение стали: прочность увеличилась без серьёзных потерь пластичности. Нам также удалось повысить устойчивость к ударам и низким температурам», — сказал к.т.н. Александр Чурюмов, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
Ранее после термической обработки предел текучести материала из железа, марганца, алюминия и углерода не превышал 800–900 МПа. После легирования добавками показатель превысил 1000 МПа. При нагреве сплава до 1050 °C карбиды исчезли, а структура стала однородной. Подробности работы опубликованы в научном журнале Materials (Q2).
«В исследовании мы использовали только доступные металлы. Благодаря этому новая сталь может применяться в самых разных областях, где важно снизить вес конструкции без увеличения затрат. Прочностные свойства образца оказалась выше, чем у многих современных автомобильных сплавов», — сказала младший научный сотрудник кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС Алёна Казакова.
Благодаря высокой энергии поглощения ударов новый сплав может использоваться при производстве более лёгких и прочных конструкций и других силовых элементов в машиностроении, а также кузовных панелей и рам у транспортных средств.
Университет науки и технологий МИСИС – ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Первым в России получил статус «Национальный исследовательский технологический университет». Входит в топ-5 лучших вузов страны по версии Round University Rankings и в топ-10 рейтингов Times High Education и Interfax. В составе: 9 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом; 48 исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров. Основные направления: создание инновационных материалов для микроэлектроники, космоса, ядерной и солнечной энергетики и др.; металлургия; аддитивное производство; горное дело; биоинженерия; ИТ и машинное обучение; квантовые технологии и коммуникации; инжиниринг; промышленный дизайн; технологическое искусство; экономика и инноватика. Университет занимает лидерские позиции в программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» и федеральном проекте «Передовые инженерные школы». Является участником пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования.