Forskerteam foreslår teknologi til fremstilling af superplastisk tråd

I øjeblikket, lavlegeret aluminium bruges meget i elektroteknik og maskinbygning. På samme tid, det skal bemærkes, at moderne elektroteknik stiller meget høje og i nogle tilfælde gensidigt eksklusive krav til aluminiumlegeringer.

For eksempel, ledende aluminiumlegeringer skal have både høj elektrisk ledningsevne og styrke, og nogle gange også langsigtet termisk stabilitet, hvis de skal bruges under forhold med lang tids udsættelse for visse temperaturer. Typisk, høj styrke og termisk stabilitet af aluminiumlegeringer tilvejebringes ved hjælp af kompleks legering, hvilket fører til et kraftigt fald i materialernes elektriske ledningsevne.

I 2017, et forskerhold fra Physics and Technology Research Institute ved Lobachevsky University i Nizhny Novgorod, på initiativ af Moskva -anlægget til forarbejdning af speciallegeringer, tog opgaven med at forbedre ydeevnen af ​​aluminiumlegeringer. For at få nye lavlegerede aluminiumlegeringer, Nizhny Novgorod -forskere brugte teknologien til induktionsstøbning i vakuum.

Ifølge professor Alexey Nokhrin, Leder af materialediagnostiklaboratoriet ved UNN Physics and Technology Research Institute, en af ​​hovedopgaverne var at udvikle regimerne for støbning til nye aluminiumlegeringer.

"Støbemetallets struktur er meget heterogen, den har en nålelignende dendritstruktur og indeholder store partikler, der skyldes støbning. På grund af dette, det er meget svært at danne det støbte metal. For at opnå de krævede resultater, det var først nødvendigt at bestemme meget præcist de metalstøbningsregimer, der ville hjælpe med at slippe af med store partikler, og så, ved hjælp af plastisk deformation, at forfine den støbte dendritstruktur. Det andet trin var især svært, da det ikke var muligt at behandle legeringen ved forhøjede temperaturer, som det normalt gøres på fabrikker. En stigning i temperaturen ville have resulteret i udfældning af store partikler, hvilket ville have fået ledningen med en diameter på mindre end 0,5 mm til at briste, "forklarer Alexey Nokhrin.

For at løse problemet med at få tynd tråd, en stor mængde forskning er blevet udført af UNN -forskere for at undersøge effekten af ​​støbningsregimer på homogeniteten af ​​strukturen og egenskaberne af aluminiumlegeringer, der indeholder magnesium- og scandiummikroadditiver. Intensive plastiske deformationsteknologier, herunder vinkelpressning med lige kanaler og roterende smedning, blev brugt som de vigtigste metoder til at kontrollere strukturen af ​​aluminiumlegeringer.

Som resultat, der blev opnået en homogen meget plastisk struktur i legeringerne, hvor nanopartikler blev dannet ved glødning, hvilket gav det krævede niveau af styrke og termisk modstand for de fremstillede ledninger.

De nye legeringer har vist en række unikke egenskaber. Lobachevsky Universitets forskere formåede at løse den vanskelige opgave at øge samtidig elektrisk ledningsevne, legeringernes styrke og termiske modstand, samtidig med at der sikres et meget højt plasticitet ved forhøjede temperaturer.

Forskningen viser, at nye legeringer besidder superplasticitet:Under trækprøvning ved 500 grader Celsius og ved høje deformationshastigheder viste prøverne forlængelse på mere end 1000%, og blev efter afkøling meget stærk og elektrisk ledende igen.

"Dette vil give producenterne mulighed for at fremstille tråden ved hjælp af superplasticitetsordningen, når særlige deformationsmekanismer aktiveres, og metallet "flyder" som flydende glas, "slutter Alexey Nokhrin.

På nuværende tidspunkt, teamet arbejder på den næste fase af projektet. Forskerne undersøger mulighederne for at erstatte dyrt scandium med andre legeringsadditiver (Zr, Yb, etc.). Målet er at opretholde høje karakteristika for de producerede legeringer og samtidig reducere deres omkostninger kraftigt.

Forskningsresultater fra Lobachevsky University -teamet blev offentliggjort i Journal of Alloys and Compounds (2020, v.831, Artikel -ID 154805).