Российские ученые представили новый термостойкий сплав

На авиационно-космическом салоне МАКС-2021 НИТУ "МИСиС" представил инновационный сплав на основе алюминия, который может применяться для изготовления облегченных электропроводов, рассчитанный для применения в авиации и линиях электропередач. Ученым удалось повысить термостойкость алюминиевого сплава до 450°C, а также добиться лучшей электропроводности за счет добавления кальция. 

Алюминий наряду с медью является основным металлом для изготовления проводов. Он обладает немного более низким уровнем электропроводности, но при этом стоит намного дешевле и в 3,5 раза легче меди.

Существенным минусом алюминия является низкая термостойкость — он выдерживает нагрев только до 150°C, а при более высоких температурах охрупчивается, что приводит к разрушению. Именно для увеличения термостойкости требуется вводить в металл легирующие добавки. Ранее ученым НИТУ "МИСиС" и Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) удалось повысить термостойкость алюминия до 400°C путем добавления в сплав циркония.

Продолжая работу по созданию алюминиевых сплавов повышенной термоустойчивости, ученые НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из УГАТУ и Сибирского федерального университета нашли способ повысить термостойкость алюминия до 450°C. Экспериментальный сплав, содержащий 0,8% кальция, 0,5% циркония, 0,5% железа и 0,25% кремния, был изготовлен методом литья в электромагнитном кристаллизаторе (ЭМК). Использование данной технологии позволило добиться оптимальной микроструктуры материала, подходящей как для холодного волочения проволоки диаметром 3 мм, так и для холодной прокатки полосы диаметром 2 мм. При этом отжиг при температуре 450°C позволяет добиться необходимого баланса прочности и электропроводности.

Авторы работы отмечают, что новый материал отличается более высокой прочностью, электропроводностью и термостойкостью как по сравнению со сплавами на основе алюминия и циркония, так и со сплавами на основе алюминия и редкоземельных металлов. Улучшенной электропроводности удалось добиться за счет добавления кальция.

Николай Белов, главный научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ "МИСиС" поясняет: "Полученный сплав можно использовать и в космической отрасли, поскольку по сравнению с используемым сейчас проводниковым сплавом 01417 он обладает существенными преимуществами по стоимости, термостойкости и технологичности. В новом материале вместо редкоземельных элементов был использован кальций, причем в гораздо меньшем количестве (около 1%), и небольшие добавки циркония, железа и кремния. Отсутствие дорогостоящих элементов приводит к существенному снижению стоимости, а малое количество интерметаллидных частиц и их благоприятная морфология обеспечивает деформационную пластичность, что позволяет проводить холодное волочение литой заготовки. Наличие циркония дает возможность сформировать наночастицы, которые вносят основной вклад в повышение термостойкости проволоки".