Тольяттинские ученые нашли способ увеличения срока службы алюминия в три раза

Ученые Тольяттинского государственного университета (ТГУ) придумали, как превратить мягкий алюминий в материал, по характеристикам близкий к конструкционной стали. Используя никель и лазерную обработку, они добились трехкратного увеличения срока службы алюминиевой детали, работающей в условиях трения. Технология может быть востребована в авиастроении, автомобильной промышленности и судостроении.

Изделия из алюминия и его сплавов широко применяются практически во всех отраслях народного хозяйства: строительстве, энергетике, в авиакосмической отрасли, судостроении, медицине и т. д. Они легкие и прочные, обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошо проводят тепло и электричество, их легко обрабатывать. Но есть и весомые минусы — низкие твердость и износостойкость.

Иногда алюминиевые детали защищают с помощью специальных покрытий. Инженеры ТГУ предложили использовать для этого предварительное химическое никелирование поверхности с последующей лазерной обработкой. В результате на алюминии формируется новый поверхностный слой, содержащий соединения алюминия и никеля. Эксперименты показали, что твердость такого «покрытия» вырастает в шесть раз по сравнению с исходным материалом, а его износостойкость позволяет детали служить втрое дольше.

Исследователи наносили на алюминиевые пластины никелевое покрытие и воздействовали на поверхность лазером. Меняя режимы излучения, они подбирали условия, при которых никель и алюминий образуют соединения с лучшим комплексом свойств. Выяснилось, что концентрация никеля имеет решающее значение: чем она выше, тем тверже покрытие. При этом поверхность после обработки получается настолько гладкой, что деталь зачастую не нуждается в дополнительной шлифовке.

«С помощью нашей технологии можно повышать свойства не всей детали, а только тех ее участков, которые подвергаются трению. К тому же, метод не требует сложного и дорогого оборудования. Химическое никелирование — давно отработанный процесс, а лазерные установки сегодня есть на многих производствах. Можно взять то, что уже есть, и с помощью установленных режимов обработки получать детали, которые служат дольше. Таким образом, экономятся материалы, снижаются себестоимость производства и нагрузка на ремонтные службы», — рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» ТГУ Александр Бочкарёв.

В ближайшее время ученые планируют продолжить эксперименты, чтобы оптимизировать режимы обработки и распространить этот метод на более широкий спектр алюминиевых сплавов. Также специалисты намерены изучить, как полученное «покрытие» ведет себя в агрессивных средах, например, в условиях морской воды.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030» нацпроекта «Молодежь и дети».

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации