Создан алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей промышленности

«Создание под запросы бизнеса материалов с заданными свойствами и сокращение срока их разработки – ключевые задачи Университета МИСИС как ведущего вуза страны в области новых технологий и материалов. Исследователи НИТУ МИСИС под руководством доктора технических наук профессора Николая Белова на протяжении ряда лет ведут разработки, востребованные в высокотехнологичных и наукоемких отраслях промышленности. Новый наноструктурный деформируемый сплав на основе алюминия с повышенной термостойкостью, электрической проводимостью и пластичностью найдет применение в различных сферах – например, в энергетике для производства проводников, кабелей, трансформаторов и так далее», — сказала ректор Университета МИСИС Алевтина Черникова.

Алюминий — перспективная альтернатива меди в энергетической промышленности благодаря легкости и электропроводности. Однако для эффективного использования материал должен сохранять свойства при высоких температурах. В рамках научно-исследовательской работы молодые ученые МИСИС 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 кандидат технических наук 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. Подробные результаты исследования описаны в журнале «Цветные металлы» и Physics of Metals and Metallography.

«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. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

НИТУ МИСИС

67 статей

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.

Показать больше