На международном авиационно-космическом салоне МАКС-2021 НИТУ "МИСиС" представил инновационный сплав на основе алюминия для авиации и линий электропередач. Ученым удалось повысить термостойкость алюминиевого сплава до 450 °C, а также добиться лучшей электропроводности за счет добавления кальция. Полученный материал может применяться для изготовления облегченных электропроводов, в частности, в авиации. Статья о разработке опубликована в журнале Metals.

Алюминий наряду с медью является основным металлом для изготовления проводов. Он обладает немного более низким уровнем электропроводности, но при этом стоит намного дешевле. При этом он в 3,5 раза легче меди, что обеспечило ему широкое применение в линиях электропередач, различных летательных аппаратах и других областях, где снижение веса является критически важным.

Существенным минусом алюминия является низкая термостойкость - он выдерживает нагрев до 150 °C, а при более высоких температурах охрупчивается, что приводит к разрушению проводов. Для того, чтобы увеличить термостойкость и расширить потенциальные области применения алюминиевых проводов, требуется вводить в металл легирующие добавки. Ранее ученым НИТУ "МИСиС" и Уфимского государственного авиационного технического университета 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 Уфимского государственного авиационного технического университета 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 "Обработка металлов давлением" НИТУ "МИСиС", профессор, д.т.н.:

"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 место 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 позволяет сформировать наночастицы, которые вносят основной вклад в повышение термостойкость проволоки".

НИТУ "МИСиС" - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ "МИСиС" также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по 16 направлениям, входя в топ-100 в категориях "Инжиниринг-Горное дело" (рейтинг QS) и "Инжиниринг-Металлургия" (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ "МИСиС" в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS).

Стратегическая цель НИТУ "МИСиС" к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нанотехнологий и ИТ. В состав университета входит 10 институтов, 6 филиалов - четыре в России и два за рубежом. В НИТУ "МИСиС" учится более 20 000 обучающихся, среди них 26% - это студенты из 84 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. НИТУ "МИСиС" успешно реализует совместные проекты с крупнейшими высокотехнологичными компаниями России и мира....