Исследователи НИТУ МИСИС разработали наноструктурированный алюминиевый сплав с высокой термостойкостью, электропроводностью и пластичностью, отвечающий требованиям современной энергетики. Он предназначен для использования в электротехнических системах, таких как проводники, кабели и трансформаторы. Пластичность нового материала в 20 раз превышает минимальные стандарты, что позволяет сплаву деформироваться без разрушений под механическими и температурными нагрузками. Внедрение этой разработки в производство способствует удешевлению продукции.
«Создание материалов с заданными характеристиками по запросам бизнеса и сокращение сроков их разработки — ключевые задачи НИТУ МИСИС как ведущего вуза страны в области технологий и материалов. Под руководством д.т.н., профессора Николая Белова наши ученые ведут исследования, востребованные в высокотехнологичных отраслях. Новый алюминиевый сплав с наноструктурой найдет применение, например, в энергетике для производства проводников, кабелей и трансформаторов», — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Алюминий является перспективной альтернативой меди в энергетике благодаря легкости и электропроводности, однако он должен сохранять свои свойства при высоких температурах. В рамках исследований молодые ученые МИСИС разработали наноструктурированные сплавы с расширенным диапазоном примесей, что позволило оптимизировать фазовый состав для повышения физико-механических свойств и термостойкости. В состав сплава добавлены кальций и цирконий, а также допустимы примеси марганца и железа.
«Легирование сплава кальцием и цирконием позволило нам достичь оптимального баланса между электропроводностью и термостойкостью. Марганец способствует увеличению удельного электросопротивления, кальций обеспечивает оптимальный фазовый состав, а цирконий повышает термостойкость. Небольшое содержание железа в сплаве с марганцем также поможет снизить стоимость легирования. В результате мы создали уникальный материал, обладающий востребованными характеристиками», — рассказала к.т.н. Наталья Короткова, младший научный сотрудник лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ МИСИС.
Для производства проволоки исследователи применили несколько методов в условиях лабораторного моделирования промышленного процесса, включая непрерывное литье и прокатку, а также литье в электромагнитный кристаллизатор, что обеспечило однородную и дисперсную структуру. Завершающей операцией стало непрерывное прессование по технологии Conform, что позволило получить материал с минимальным числом внутренних дефектов и улучшенными прочностными характеристиками. Результаты исследования опубликованы в журналах «Цветные металлы» и Physics of Metals and Metallography.
«Выбранный подход позволил создать мелкозернистую структуру материала, которая вместе с технологией прессования значительно повысила пластичность сплава. Комплекс методов улучшает физико-механические свойства по сравнению с традиционной обработкой алюминия», — отметила инженер проекта Алина Хабибулина, аспирантка кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.
В дальнейшем планируется проведение испытаний в условиях, приближенных к реальной эксплуатации. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 22-79-00106).
Источник : Пресс-служба НИТУ МИСИС