Новые материалы будут играть все большую роль в развитии промышленности

15:23, 25 сентября 2019

Школьникам и студентам расскажут о том, как развиваются металлургические технологии

На «Инженерной реконструкции» расскажут о том, что сможет заменить алюминий. Фото: Илья Сафаров.

На предстоящем в начале ноября очном этапе проекта «Инженерная реконструкция» школьники и студенты смогут много нового узнать о материалах будущего. Скажем, о том, в каком направлении идет поиск новых конструкционных материалов. Специально для будущих металлургов интереснейшую лекцию прочитает профессор УрФУ Аркадий Финкельштейн.

По словам Аркадия Финкельштейна, когда больше 100 лет назад был открыт способ промышленного получения алюминия, на него возлагали большие надежды. Алюминий имеет низкий удельный вес, то есть детали из него легче стальных, на поверхности алюминия формируется плотная оксидная пленка, которая защищает его от коррозии, он имеет высокую электро- и теплопроводность. Из-за низкой температуры плавления технологии изготовления из него изделий дешевле, да и цена его не очень высока.

«Проблема в том, что прочность изделий на основе алюминия значительно уступает стали, — говорит Аркадий Финкельштейн. — Для упрочнения алюминия используют легирование. То есть добавку небольших доз других металлов, которые образуют с алюминием соединения — интерметаллиды. Это позволяет достичь предела прочности в 540 МПа, а удельная прочность (соотношение прочности и плотности) стала выше, чем у стали. Но и здесь не все гладко — требуется весьма точная дозировка компонентов, либо компоненты сплава чрезвычайно дорогостоящи (Sc, Be). В любом случае требуется исключительно равномерное распределение легирующего компонента в сплаве, что ограничивает их применение авиационной и космической техникой, не позволяет использовать широкому кругу малых и средних производителей».

Интерметаллиды также нарушают структуру оксидной пленки, предохраняющей сплав от коррозии. Решение проблемы казалось очевидным — давайте введем в расплав металла неметаллические частицы, то есть получим композиционный материал, в котором будет алюминиевая основа — матрица. Но все оказалось непросто. Пока коммерчески успешный алюмоматричный композит делает только одна фирма в США, и широкого применения он не находит, поскольку цена его выше, а удельная прочность ниже, чем у алюминиевых высокопрочных сплавов.

«Впрочем, наука движется вперед, и придуманные в Екатеринбурге композиты системы алюминий-графен и алюминий-оксид алюминия „Оксидаль“ могут в перспективе обеспечить промышленность технологичным, дешевым, легким и прочным конструкционным материалом, — отмечает Аркадий Финкельштейн. — На моей лекции мы вместе со школьниками и студентами попробуем пройти путем исследователей. Мы будем говорить и о других материалах, которые в будущем позволят совершить настоящую технологическую революцию».