Казанские ученые нашли метод для управления свойствами металла при помощи ультразвука

Разработка может использоваться при изготовлении металлических деталей для авиационной промышленности. Также технология может найти применение в медицине и автомобилестроении. Пресс-служба КНИТУ-КАИ Москва, 27 янв - ИА Neftegaz.RU. Физики Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) выявили возможность воздействовать на свойства металла при помощи ультразвука. Ученые заключили, что использование звуковых волн во время лазерной обработки позволяет лучше контролировать процесс плавления.
Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу университета.

Новый способ работы с металлом заключается в дополнительном воздействии на него ультразвуковыми волнами во время лазерной обработки.

Тезисы руководителя проекта, помощника главы Татарстана по науке и инновациям, доктора физико-математических наук А. Гильмутдинова:

• при традиционной лазерной обработке металл нагревается и плавится очень быстро, что может приводить к неравномерностям в структуре;
• добавление ультразвука помогает лучше перемешивать расплавленный металл и равномернее распределять тепло;
• это важно при производстве деталей, к качеству которых предъявляются высокие требования.

Так, при использовании ультразвуковых волн частотой 40 кГц объем расплавленного металла увеличивается на 1/3, а также его структура становится более однородной.
Подобные изменения свойств материала могут играть ключевую роль при производстве деталей для авиационной промышленности.

Компьютерная модель для изучения возможностей воздействия на металл

Для отслеживания того, как именно ультразвук влияет на процесс плавления, ученые создали компьютерную модель.
Она учитывает множество параметров:

• как течет расплавленный металл,
• как меняется его поверхность,
• как распространяются звуковые волны.

Отмечается, что разработанная модель поможет подбирать наиболее подходящие режимы обработки для разных металлов и задачи.

Результаты исследования опубликованы в номере Инженерного журнала: наука и инновации за 2024 г.

Сферы практического применения новой технологии

Новая технология управления свойствами металла может быть внедрена в разные отрасли промышленности, в т. ч.:

• при 3D-печати металлических изделий ультразвук поможет создавать более прочные детали с меньшим количеством дефектов;
• в лазерной сварке разработка обеспечит более надежное соединение деталей;
• новый метод может быть применен в авиации, медицине, а также в автомобилестроении.

В настоящее время ученые выявляют наилучшие параметры воздействия ультразвука для разных металлов и технологических процессов для дальнейшего внедрения технологии в промышленное производство.

Для расширения возможности применения разработки специалисты намерены провести исследования с другими типами металлов и сплавов.

Напомним, что в конце декабря 2024 г. сообщалось о другом открытии ученых из Казани. Физики Казанского федерального университета (КФУ) разработали ковалентный триазиновый каркас с добавлением атомов кремния и фтора для улучшения литий-ионных аккумуляторов.