Российские ученые разработали наноструктурный деформируемый сплав на основе алюминия с повышенной термостойкостью, электрической проводимостью и пластичностью, отвечающий требованиям современной энергетики и предназначенный для электротехнических систем — проводников, кабелей, трансформаторов. Пластичность материала в 20 раз превышает минимальные требования, установленные межгосударственным стандартом, — от нее зависит способность сплава деформироваться без разрушения под воздействием механических нагрузок и термического расширения. Внедрение разработки в производство позволит удешевить готовые изделия. Исследование, поддержанное Российским научным фондом, опубликовано в журналах «Цветные металлы» и Physics of Metals and Metallography, сообщает пресс-служба НИТУ МИСИС.
Алюминий — перспективная альтернатива меди в энергетической промышленности благодаря легкости и электропроводности. Однако для эффективного использования материал должен сохранять свойства при высоких температурах. Российские ученые работали над созданием наноструктурных сплавов, допускающих расширенный диапазон примесей, позволяющих за счет современных подходов по оптимизации фазового состава добиться высокого комплекса физико-механических свойств и повысить устойчивость к температурным воздействиям. Разработанный сплав содержит полезные добавки кальция и циркония и допускает примеси марганца и железа.
«С помощью легирования сплава кальцием и цирконием мы достигли оптимального баланса между комплексом свойств электропроводности и термостойкости. Марганец оказывает значительное влияние на рост удельного электросопротивления, добавка кальция обеспечивает оптимальный фазовый состав, а цирконий повышает термостойкость, при этом малое содержание железа в сплаве с марганцем в перспективе снизит стоимость легирования. Сочетание всех этих элементов в одном сплаве позволило нам создать востребованный материал с уникальными свойствами», — рассказала Наталья Короткова, младший научный сотрудник лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ МИСИС.
Для получения проволоки исследователи применили ряд методов в условиях лабораторного моделирования промышленного процесса: способ непрерывного литья и прокатки, а также литье в электромагнитный кристаллизатор, обеспечивающее однородную и дисперсную структуру, с последующей операцией непрерывного прессования по технологии Conform. В результате удалось получить материалы с минимальным количеством внутренних дефектов и улучшенными прочностными характеристиками.
«Подход позволил создать материал с мелкозернистой структурой, что вместе с применяемой технологией прессования обеспечило высокий эффект по пластичности. Выбранный комплекс методов существенно улучшает физико-механические свойства сплавов по сравнению с традиционными технологиями обработки алюминия», — поделилась инженер научного проекта Алина Хабибулина, аспирант кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
В дальнейшем ученые планируют провести исследования в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
