Материаловеды НИТУ «МИСиС» разработали инновационный и экономичный способ производства, обеспечивающий получение уникальных магниевых сплавов для авиакосмической промышленности и машиностроения. Новый тип флюса (расплавленная солевая прослойка — обязательная составляющая технологии производства) позволяет получить металл с повышенной коррозионной стойкостью и высокими механическими свойствами. Использование конструкций и деталей из магния поможет существенно уменьшить массу самолета или автомобиля.
Магний — очень легкий металл, его плотность меньше, чем у алюминия и титана: 1,73 грамма на кубический сантиметр по сравнению с 4,5 и 2,7 грамма на кубический сантиметр соответственно. Для авиации и космоса, где борьба за каждый поднятый в воздух килограмм (в космосе нет воздуха) идет не на жизнь, а на смерть, это очень весомая разница. Однако низкая коррозионная стойкость магниевых сплавов российского производства не позволяет применять их в авиации, ракето- и автомобилестроении. Это отрицательно сказывается на конкурентоспособности российской техники на мировом рынке.
Характерной особенностью магниевых сплавов является высокая химическая активность в расплавленном состоянии, что делает невозможным их плавку на воздухе без специальных защитных мер, исключающих контакт поверхности расплава с воздухом.
Такой мерой, разработанной еще на заре магниевой промышленности, является нанесение на поверхность пленки расплавленной легкоплавкой соли — флюса, — которая растекается по поверхности расплава и предохраняет его от окисления и возгорания. На плавку, рафинирование и вспомогательные операции при производстве одной тонны магниевого сплава в среднем используется 300 килограммов флюса.
Второй проблемой является то, что высококачественный магниевый сплав должен быть свободным от всевозможных примесей, особенно хлоридов. Их наличие приводит к резкому снижению коррозионной стойкости и ухудшению механических свойств, а значит, делает сплав непригодным в такой требовательной к качеству отрасли, как авиакосмос.
Исследователи из МИСиС использовали в качестве основы флюса уральский карналлит (минерал). Они ввели в него 30% хлорида кальция, создав тем самым флюс с высоким очищающим эффектом. Улучшенный состав и способ изготовления обеспечивают хорошую растекаемость по поверхности сплава, длительный период с момента нанесения флюса до появления первых очагов возгорания на поверхности расплавленного сплава и, самое главное, полное отсутствие брака по солевым включениям. В итоге технология гарантирует повышение коррозионной стойкости металла магниевых отливок, уменьшение потерь легирующих компонентов и, как следствие, стабильный химический состав сплавов.
«Применение созданной в НИТУ «МИСиС» совместно с индустриальный партнером ООО «ОК СТРОЙБИС» (крупнейший в России производитель вспомогательных материалов для цветной металлургии) технологии поможет исключить образование содержащих токсичный барий шлаков (отходы от производства металлов), 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. Таким образом, будут устранены две главные причины ограниченного использования таких сплавов в российской авиакосмической отрасли.
В настоящий момент группа разработчиков занята созданием экспериментальной площадки по получению пробной партии высокоэффективных флюсов с целью проведения укрупненных лабораторных испытаний.