För närvarande, låglegerat aluminium används ofta inom elteknik och maskinbyggnad. På samma gång, det bör noteras att modern elektroteknik ställer mycket höga och i vissa fall ömsesidigt uteslutande krav på aluminiumlegeringar.

Till exempel, ledande aluminiumlegeringar måste ha både hög elektrisk ledningsförmåga och styrka, och ibland även långsiktig termisk stabilitet, om de ska användas vid långvarig exponering för vissa temperaturer. Vanligtvis, hög hållfasthet och termisk stabilitet hos aluminiumlegeringar tillhandahålls med hjälp av komplex legering, vilket leder till en kraftig minskning av materialets elektriska ledningsförmåga.

År 2017, ett forskargrupp vid Physics and Technology Research Institute vid Lobachevsky University i Nizhny Novgorod, på initiativ av Moskva -anläggningen för bearbetning av speciallegeringar, tog upp uppgiften att förbättra prestandan hos aluminiumlegeringar. För att få nya låglegerade aluminiumlegeringar, Nizjnij Novgorod -forskare använde tekniken för induktionsgjutning i vakuum.

Enligt professor Alexey Nokhrin, Chef för materialdiagnostiklaboratoriet vid UNN Physics and Technology Research Institute, en av huvuduppgifterna var att utveckla regimerna för gjutning för nya aluminiumlegeringar.

"Den gjutna metallens struktur är mycket heterogen, den har en nålliknande dendritstruktur och innehåller stora partiklar som härrör från gjutning. På grund av detta, det är mycket svårt att forma gjutmetallen. För att uppnå de önskade resultaten, det var först nödvändigt att mycket exakt bestämma de metallgjutningsregimer som skulle hjälpa till att bli av med stora partiklar, och då, genom att använda plastisk deformation, för att förfina den gjutna dendritstrukturen. Det andra steget var särskilt svårt, eftersom det inte var möjligt att bearbeta legeringen vid förhöjda temperaturer, som det brukar göras på fabriker. En temperaturökning skulle ha resulterat i utfällning av stora partiklar, vilket skulle ha fått tråden med en diameter på mindre än 0,5 mm att brista, "förklarar Alexey Nokhrin.

För att lösa problemet med att få tunn tråd, en stor mängd forskning har genomförts av UNN -forskare för att studera effekten av gjutregimer på homogeniteten i strukturen och egenskaperna hos aluminiumlegeringar som innehåller magnesium och scandiummikroadditiv. Intensiv plastdeformationsteknik, inklusive vinkelpressning med lika kanaler och roterande smide, användes som de viktigaste metoderna för att kontrollera strukturen hos aluminiumlegeringar.

Som ett resultat, en homogen högplastisk struktur erhölls i legeringarna där nanopartiklar bildades genom glödgning, vilket gav den erforderliga styrkan och värmebeständigheten hos de tillverkade trådarna.

De nya legeringarna har visat ett antal unika egenskaper. Lobachevsky -universitetets forskare lyckades lösa den svåra uppgiften att samtidigt öka elektrisk konduktivitet, legeringarnas hållfasthet och värmebeständighet och samtidigt säkerställa en mycket hög plasticitet vid förhöjda temperaturer.

Forskningen visar att nya legeringar har superplasticitet:Under dragprovning vid 500 grader Celsius och vid höga deformationshastigheter visade proverna en förlängning på mer än 1000%, och efter kylning blev mycket stark och elektriskt ledande igen.

"Detta gör det möjligt för producenterna att tillverka tråden med hjälp av superplasticitetsregimen, när speciella deformationsmekanismer aktiveras och metallen "flyter" som flytande glas, "avslutar Alexey Nokhrin.

För närvarande, teamet arbetar med nästa steg i projektet. Forskarna studerar möjligheterna att ersätta dyrt skandium med andra legeringstillsatser (Zr, Yb, etc.). Målet är att bibehålla höga egenskaper hos de legeringar som produceras samtidigt som deras kostnader kraftigt reduceras.

Forskningsresultat från Lobachevsky University -teamet publicerades i Journal of Alloys and Compounds (2020, v.831, Artikel -ID 154805).