Челябинские ученые проверили на прочность сплавы для космоса
14 сентября 2023
Фото: создано нейросетью
Их свойства изучают компьютерным моделированием.
Физики ЧелГУ вместе с коллегами из Белгородского госуниверситета изучили особенности алюминиевых сплавов, которые используются в авиастроении, космической отрасли и автопроме.
Работа ученых поддержана двумя грантами Российского научного фонда. В научную группу от челябинского вуза вошли доцент кафедры общей и теоретической физики Василий Красников, заведующий кафедрой Александр Майер и ассистент Полина Безбородова.
По словам исследователей, такие сплавы относятся к жаропрочным, и к ним предъявляют особые требования: они в условиях космоса в течение долгого времени должны выдерживать большие нагрузки и высокую температуру.
«Устойчивый взаимный интерес обеспечила общность научных интересов и различная методология, используемая в исследованиях наших групп — челябинцев и белгородцев, — делится Василий Красников. — Познакомившись с публикациями коллег, я связался с ними, и было принято решение провести совместное исследование. Ученые из Белгорода обеспечивали экспериментальную часть работы, мы же, со своей стороны, интерпретировали их результаты, исходя из компьютерного моделирования процессов деформирования алюминиевых сплавов».
Совместная работа велась в обоих вузах. Челябинские физики отвечали за моделирование пластической деформации в сплавах.
«Мы используем многоуровневый подход. Это значит, что исследование состоит из последовательных «атомных» расчетов, позволяющих наблюдать пластическую деформацию на микроуровне, — отмечает Василий Красников. — Она возникает при добавке в сплав упрочняющих включений. Мы также моделировали эти процессы, описывали их, как они влияют на деформацию макрообъемов сплава. Такое трехстадийное описание позволяет предсказывать «поведение» вещества с высокой точностью в зависимости от вида и размеров упрочняющих включений. К примеру, снижение прочности сплава с более крупными добавками, которые экспериментально наблюдали коллеги из Белгорода, мы ранее предсказали в наших теоретических работах».
В итоге физики-теоретики вместе с экспериментаторами построили трехуровневую методику предсказания прочности сплавов алюминия с медью и магнием. Они показали, как влияет фазовый состав упрочняющих включений на прочность сплава, и оказалось, что выгоднее всего его упрочнять гибридными добавками. Кроме того, физикам удалось выяснить, что при долгой деформации происходит разрушение упрочняющих включений, и прочность сплава снижается. Ученые отметили, что новые данные очень важны для понимания проблемы прочности алюминиевых сплавов, как они поведут себя во время эксплуатации деталей.
Работа ученых поддержана двумя грантами Российского научного фонда. В научную группу от челябинского вуза вошли доцент кафедры общей и теоретической физики Василий Красников, заведующий кафедрой Александр Майер и ассистент Полина Безбородова.
По словам исследователей, такие сплавы относятся к жаропрочным, и к ним предъявляют особые требования: они в условиях космоса в течение долгого времени должны выдерживать большие нагрузки и высокую температуру.
«Устойчивый взаимный интерес обеспечила общность научных интересов и различная методология, используемая в исследованиях наших групп — челябинцев и белгородцев, — делится Василий Красников. — Познакомившись с публикациями коллег, я связался с ними, и было принято решение провести совместное исследование. Ученые из Белгорода обеспечивали экспериментальную часть работы, мы же, со своей стороны, интерпретировали их результаты, исходя из компьютерного моделирования процессов деформирования алюминиевых сплавов».
Совместная работа велась в обоих вузах. Челябинские физики отвечали за моделирование пластической деформации в сплавах.
«Мы используем многоуровневый подход. Это значит, что исследование состоит из последовательных «атомных» расчетов, позволяющих наблюдать пластическую деформацию на микроуровне, — отмечает Василий Красников. — Она возникает при добавке в сплав упрочняющих включений. Мы также моделировали эти процессы, описывали их, как они влияют на деформацию макрообъемов сплава. Такое трехстадийное описание позволяет предсказывать «поведение» вещества с высокой точностью в зависимости от вида и размеров упрочняющих включений. К примеру, снижение прочности сплава с более крупными добавками, которые экспериментально наблюдали коллеги из Белгорода, мы ранее предсказали в наших теоретических работах».
В итоге физики-теоретики вместе с экспериментаторами построили трехуровневую методику предсказания прочности сплавов алюминия с медью и магнием. Они показали, как влияет фазовый состав упрочняющих включений на прочность сплава, и оказалось, что выгоднее всего его упрочнять гибридными добавками. Кроме того, физикам удалось выяснить, что при долгой деформации происходит разрушение упрочняющих включений, и прочность сплава снижается. Ученые отметили, что новые данные очень важны для понимания проблемы прочности алюминиевых сплавов, как они поведут себя во время эксплуатации деталей.
Поделиться
