В России разработали новый сплав для авиации и космонавтики

Материаловеды НИТУ "МИСиС" разработали инновационный и экономичный способ производства магниевых сплавов для нужд авиакосмической промышленности и машиностроения. Использование флюса нового типа позволяет получить уникальный металл с повышенной коррозионной стойкостью и хорошими механическими свойствами. Конструкции и детали из магния помогут существенно уменьшить массу самолета или автомобиля.

Магний — очень легкий металл, однако его плотность меньше, чем у титана и алюминия: 1,73 грамма на кубический сантиметр по сравнению с 4,5 и 2,7 грамма, соответственно. Для авиации и космоса, где борьба за каждый килограмм идет не на жизнь, а на смерть, это очень весомая разница. Однако низкая коррозионная стойкость магниевых сплавов российского производства не позволяет применять их в авиа-, ракето- и автомобилестроении. Это, в свою очередь, отрицательно сказывается на конкурентоспособности российской техники на мировом рынке.  

Для магниевых сплавов характерна высокая химическая активность в расплавленном состоянии, из-за чего их невозможно плавить без специальных защитных мер, исключающих контакт с воздухом.

Поэтому еще на начальном этапе развития магниевой промышленности разработали такой способ: на поверхность расплава наносят специальную легкоплавкую соль — флюс, которая растекается и предохраняет металл от окисления и возгорания. На плавку, рафинирование и вспомогательные операции при производстве тонны магниевого сплава требуется в среднем 300 килограммов флюса.

Еще одна проблема заключается в том, что высококачественный магниевый сплав должен быть свободным от примесей, особенно хлоридов. Иначе коррозионная стойкость металла резко снизится, а его механические свойства ухудшатся и в результате сплав окажется непригодным в такой требовательной к качеству отрасли, как авиакосмическая.

Исследователи из МИСиС использовали для основы флюса уральский минерал карналлит. Они ввели в него 30% хлорида кальция, получив флюс с высоким очищающим эффектом, что обеспечивают хорошую растекаемость, длительный период с момента нанесения флюса до появления первых очагов возгорания на поверхности расплавленного металла и, что самое главное, полное отсутствие брака по солевым включениям. В итоге гарантированы повышение коррозионной стойкости магниевых отливок, уменьшение потерь легирующих компонентов и, как следствие, стабильный химический состав сплавов. 

"Применение созданной в НИТУ "МИСиС" совместно с индустриальным партнером ООО "ОК СТРОЙБИС" (крупнейший в России производитель вспомогательных материалов для цветной металлургии. — Прим. ред.) технологии поможет исключить образование содержащих токсичный барий шлаков, улучшить качество производимого магниевого сплава, повысить его конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынках и в конечном счете увеличить импортозамещение в авиакосмическом и автомобильном секторах российской промышленности", — рассказал руководитель проекта, ведущий инженер Центра инжиниринга промышленных технологий НИТУ "МИСиС" Антон Наливайко.

Эта технология в промышленных масштабах позволит снизить стоимость магниевого литья на 20-30% и одновременно повысить его коррозионную стойкость. Следовательно, будут устранены две главные причины ограниченного использования подобных сплавов в российской авиакосмической отрасли. 

Сейчас разработчики заняты созданием экспериментальной площадки по получению пробной партии высокоэффективных флюсов для укрупненных лабораторных испытаний.