В Красноярске в СФУ создали сплавы для «выращивания» сложных деталей и применения в аэрокосмической промышленности / Наука и технологии

Материал предназначен для авиации, спутникостроения и ракетно-космической техники. Проволока из новых сплавов незаменима там, где необходимо изготавливать крупные металлические детали сложной формы, снижать их массу и рационально расходовать дорогой материал.  

Такие сплавы легируют скандием – редкоземельным металлом, стоимость которого на рынке превышает стоимость золота, он делает алюминиевый сплав значительно прочнее в сложных условиях эксплуатации. Помимо скандия исследователи Института цветных металлов и Политехнического института СФУ предложили других перспективных «кандидатов» из числа редкоземельных металлов для создания особых сплавов – церий и эрбий.

Аддитивные технологии произвели настоящую революцию в мире производства, поскольку позволяют «выращивать» из металлических сплавов детали и конструкции сложных и нетиповых форм на основе цифровой 3D-модели. Это значительно отличается от распространённого способа, где из цельной заготовки удаляют излишки материала в процессе металлообработки. Главный принцип аддитивных технологий – формирование объекта добавлением материала там, где это необходимо, подобно тому, как природа выращивает живые организмы.

Совершенствование технологий обработки алюминиевых сплавов – стратегическая задача для России, особенно в контексте развития Ангаро-Енисейского кластера. Традиционные методы – литьё, ковка, механическая обработка – имеют низкий коэффициент использования материала, часто менее 30%, длительный производственный цикл и ограничения при изготовлении деталей сложной геометрии.

Такая технология, как WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing – дуговое аддитивное выращивание проволокой), позволяет снизить расход материала, сократить время перехода от цифровой модели до готового изделия в 2-4 раза. В результате можно получать более мелкодисперсную и предпочтительную структуру деталей благодаря ускоренному охлаждению, что улучшает механические свойства.

«Опытная партия проволоки из алюминиевого сплава, который содержит скандий в количестве 0,2%, уже проходит испытания. В Политехническом институте СФУ одновременно создана гибридная технология наплавки и создаётся соответствующая установка (3Д-принтер для печати металлической проволокой). Разработки ведутся в рамках технологического проекта «Средства производства и автоматизации» программы «Приоритет 2030», – сообщил младший научный сотрудник лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов Никита Степаненко.

По словам соавтора исследования, доктора технических наук, профессора кафедры электротехники Михаила Первухина, главная ценность новых алюминиевых сплавов с редкоземельными металлами в том, что появляются материалы, которые лучше всего приспособлены к послойной «печати металлом» и сохраняют необходимые свойства в жёстких условиях эксплуатации.