Investigadores de la Universidad Estatal de Belgorod (BSU) y el Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología (Skoltech) estudiaron aleaciones de aluminio a nivel atómico y encontraron patrones que ayudarán a mejorar su estructura. Los hallazgos serán útiles para desarrollar nuevas aleaciones para aviones modernos.

Según Marat Gazizov, investigador principal del Laboratorio de Propiedades Mecánicas de Materiales Nanoestructurados y Resistentes al Calor de la BSU, el estudio se centró en el sistema Al-Cu-Mg-Ag utilizado para la piel del ala y el fuselaje. Las aleaciones de aluminio utilizadas en las estructuras aeronáuticas tienen una gran cantidad de ventajas, como el peso reducido y la resistencia al desgaste y la fractura a temperaturas elevadas, así como a las cargas cíclicas y de choque.

"El aluminio se combina con cobre (Cu), magnesio (Mg), plata (Ag) y algunos otros elementos para lograr las propiedades deseadas. Este proceso llamado aleación puede mejorar significativamente la resistencia del material tratado mediante métodos térmicos o termomecánicos específicos". explica Marat Gazizov.

La aleación de Al-Cu-Mg-Ag ayuda a obtener aleaciones de alta resistencia al calor, pero según el líder del proyecto, la evolución de la estructura y las propiedades mecánicas de la aleación en varios modos de tratamiento térmico o termomecánico y condiciones de operación aún no se comprende bien, lo que explica la elección del tema para este estudio.

Marat Gazizov agrega que las aleaciones se utilizan como material estructural para piezas y ensamblajes expuestos a temperaturas elevadas, lo que requiere una combinación única de resistencia, tenacidad a la fractura y alta resistencia al crecimiento de grietas por fatiga.

"En estos días, la simulación por computadora ya no se considera una 'varita mágica' y se usa comúnmente para estudiar los efectos a nivel atómico. Mientras experimentamos con la aleación de aluminio resistente al calor que contiene cantidades muy pequeñas de cobre, magnesio y plata, observamos la formación de partículas dispersas con un espesor de sólo unos pocos nanómetros que hacen que la aleación sea mucho más resistente a pesar de su pequeño tamaño, además, las partículas resultaron ser coherentes y encajar bien en la matriz de aluminio, como piezas de un rompecabezas, aunque con ligeras distorsiones en su estructura atómica. Además, encontramos que la estructura de las partículas y, por lo tanto, el comportamiento mecánico de la aleación tratada térmicamente cambia de acuerdo con un patrón determinado", señala Anton Boev, científico investigador de Skoltech.

El estudio, publicado en la revista Materials Characterization , mejora la comprensión de las propiedades mecánicas únicas y la estructura de las aleaciones de aluminio. La combinación de propiedades mecánicas obtenida por el equipo ayudará a prolongar la vida útil de las estructuras de aeronaves fabricadas con estos materiales. + Explora más

Uso de IA para predecir nuevos materiales con las propiedades deseadas