Красноярские физики научились равномерно легировать алюминий бором

Исследователи из Института физики имени Киренского СО РАН предложили способ создания однородных алюминиево-борных сплавов. Обработка расплава низкочастотной плазмой с добавлением фуллеренов позволяет частицам бора распределяться по металлу на наноуровне, исключая образование хрупких сгустков, которые ранее делали материал непригодным для высокотехнологичного производства в авиации и энергетике.

Бор традиционно считается «трудным» компонентом для алюминия. Из-за плохой смачиваемости он собирается в крупные скопления, которые нарушают структуру металла и снижают его прочность. Прежние методы легирования либо не справлялись с неоднородностью, либо привносили лишние примеси, ухудшающие свойства сплава.

В новой технологии порошок бора попадает в расплав через поток плазмы, где частицы дробятся до нанометровых размеров. Температурные перепады и магнитное поле плазмы создают конвективные потоки, которые равномерно перемешивают состав. Фуллерены в этой схеме работают как очистители: они убирают оксидную пленку с поверхности алюминия, превращаются в углекислый газ и бесследно покидают зону реакции.

Профессор Григорий Чурилов отмечает, что плазменный синтез дает возможность точно дозировать добавки без риска образования промежуточных загрязнений или проблем со сцеплением слоев. Хотя эксперименты показали небольшое снижение твердости при высоком содержании бора, для большинства промышленных задач — от создания лигатур до нужд ядерной энергетики — этот эффект не является препятствием. Сейчас команда готовится к серии тестов, чтобы детально изучить влияние параметров плазмы на итоговую микроструктуру материала.