Специалистам СФУ удалось модифицировать проволоку для промышленности

Ученые, представляющие СФУ, успешно завершили работу по модификации сплавов, являющихся основой для выпуска проводниковой проволоки, востребованной при сборке автомобилей и самолетов. Новый материал отличается большей термической стойкостью, лучше проводит электроток. Сплав выдерживает значительные перепады температуры, при этом, дешевле аналогов, использующихся сейчас.

Одна из наиболее распространенных технологий для улучшения характеристик алюминиевого сплава – легирование, добавление редкоземельных металлов. В зависимости от объемной доли, набора данных металлов, проволока будет обладать определенной структурой, физическими и электрическими характеристиками. Опыты показали, что оптимизация содержания легирующих добавок помогла улучшить целый комплекс показателей:

• Электрическая проводимость;
• Стабильность при колебаниях температуры;
• Устойчивость к механическим нагрузкам на разрыв, скручивание;
• Пластичность.

Оптимизация была направлена и на производственную технологию, которая должна обеспечивать максимально равномерное распределение редкоземельных металлов по структуре. Достичь хороших результатов удалось за счет совмещения литья с прокатом и прессованием, проведения комплексного многоэтапного обжига.

Комплексный подход

Основными металлами, использующимися для модификации сплавов на основе алюминия, являются цирконий, железо и церий. Для точной оценки их влияния на структурные особенности, прочностные и другие характеристики был использован многоэтапный анализ, предполагающий создание компьютерных моделей в специализированном программном обеспечении, испытания реальных образцов.

Мнение

Вадим Беспалов, возглавляющий исследовательскую группу, занимающий должность доцента кафедры “Инженерный бакалавриат CDIO”, обратил внимание, что главная проблема ухудшения качества проволоки, касается чрезмерной доли редкоземельных металлов в сплав. Да, они способствуют улучшению прочностных характеристик, однако, делают проволоку менее пластичной, увеличивают сопротивление, из-за чего она хуже проводит электроток.

Не дают достичь желаемых показателей и нынешние технологии производства, приводящие к тому, что проволочная структура не выдерживает продолжительного термического воздействия в 250-300 градусов, свойства материала сильно ухудшаются.

Инновации в производстве

Вадим заявил, что группе исследователей удалось определить оптимальные доли легирующих добавок, а также найти пути модернизации производственной технологии, благодаря которым свойства, характеристики материала окажутся максимально сбалансированными, стабильными в широком температурном интервале.

Уменьшение содержания редкоземельных металлов помогло снизить цену сплава, при этом, продукция на его основе вполне соответствует мировым стандартам IEC 62004-07 и ASTM B941‐16. Испытания показали, что оптимальная объемная доля циркония в сплаве должна находиться на отметке в 0.2 процента, церия – 0.5, железа – 0.75. Значение имеет и термическая обработка. Лучше всего зарекомендовала себя методика, подразумевающая обжиг заготовки в несколько стадий при общем времени выдержки от 50 до 72 часов и термической нагрузке около 375 градусов.

По мнению Вадима Беспалова и других специалистов СФУ, инновационные сплавы подойдут для изготовления проволоки, которая будет сочетать низкую цену с характеристиками, на 100% соответствующими международным нормативно-техническим актам.

P.S. Спасибо компании LANart за предоставленную новость.