Американские ученые из лаборатории Эймса департамента энергии США разработали новый алюмо-иттриево-никелевый сплав для многоцелевого истребителя F-35 Joint Strike Fighter.
В течение нескольких месяцев специалисты центра разработки материалов в лаборатории Эймса (MPC) должны будут произвести около 180 кг этого сплава для дальнейшего тестирования и улучшения технологии коммерческого производства, сообщает Physorg. Сплав Al-Y-Ni разрабатывается в сотрудничестве с компанией Pratt & Whitney, занимающейся созданием двигателя истребителя, и некоторыми другими государственными и частными фирмами. Детали из нового сплава заменят некоторые тяжелые и дорогостоящие компоненты в «холодных» узлах реактивного двигателя. Новый сплав может использоваться и в других элементах конструкции самолета, таких, как лонжероны крыльев.
Если новый материал оправдает ожидания специалистов, то, как считает директор МРС г-н Ларри Джонс (Larry Jones), его применение приведет к значительным достижениям в военном и гражданском самолетостроении. Сегодня авиаконструкторы борются за каждый килограмм веса самолетов, и использование элементов конструкции из нового сплава Al-Y-Ni уменьшит вес реактивного двигателя на 158 кг.
Сплав производится по технологии газового распыления под высоким давлением (HPGA), впервые разработанной в лаборатории Эймса металлургом Айвером Андерсоном (Iver Anderson) в 1990-х годах. В процессе HPGA расплавленные исходные материалы распыляются через специальное сопло в смеси с газом (гелием или азотом), находящимся под высоким давлением. В результате образуются порошкообразные частицы, однородные по химическому составу и одновременно обладающие микроструктурой жидких металлов и обычной кристаллической.
Двойная структура придает сплаву повышенную гибкость и прочность. Предварительные испытания сплава Al-Y-Ni, произведенного в MPC, показывают, что его характеристики намного лучше, чем у известных коммерческих аналогов. К примеру, лучшие из коммерческих сплавов имеют предел прочности 70 000 фунтов на квадратный дюйм (psi), тогда как прочность нового сплава превысила 100 000 psi. Однако тот же сплав, произведенный коммерческим производителем, имеет несколько меньший предел прочности — 90 000 psi.
Причина кроется в несовершенстве коммерческих промышленных методов, считают специалисты МРС. В частности, в промышленном производстве нового сплава вместо азота используется кислород, чтобы уменьшить взрывоопасность. Но подобная замена отрицательно сказывается на прочности нового сплава. Прочность сплава зависит и от содержания примесей в исходных компонентах, поэтому опытные образцы сплава будут производиться в инертной атмосфере и в запечатанных контейнерах переправляться в компанию DWA Aluminum Composites в Лос-Анджелесе, где из них будут отштампованы компоненты двигателя.
На разработку нового сплава выделено около $475000. Финансирование проекта осуществляется компанией Pratt & Whitney и агентством DARPA министерства обороны США. Ультрасовременный истребитель F-35 Joint Strike Fighter планируется использовать в качестве основного истребителя для ВМФ и ВВС Соединенных Штатов, а также их союзников.
