В НИТУ МИСИС предложили способ улучшить алюминиевые сплавы для энергетики так, чтобы они оставались хорошо проводящими ток и при этом становились заметно прочнее, сообщила пресс-службы Минобрнауки РФ. Такой материал может стать более дешевой и надежной альтернативой существующим решениям для воздушных линий электропередачи.
Алюминий считается одним из ключевых материалов для энергетики — он легкий, устойчивый к коррозии и хорошо проводит ток. Однако у него есть и слабые места: чистый алюминий недостаточно прочен и плохо сохраняет свойства при нагреве, а традиционные упрочненные сплавы нередко теряют электропроводность.
В МИСИС решили добавлять в сплав цирконий и редкоземельные элементы — гадолиний или иттербий, а также железо и кремний. Обычно такие примеси считают нежелательными, но при правильной обработке они меняют поведение алюминия на микроуровне, так что новый материал сочетает высокую электропроводность, прочность и термостабильность при низкой стоимости легирующих элементов. Сплав будет востребован в производстве электрических проводов, устойчивых к повышенным нагрузкам и температурам
Ключевую роль играет термомеханическая обработка — сочетание прокатки и последующего отжига при строго заданных температурах. В ходе этих процессов внутри алюминия формируются наночастицы особой кристаллической структуры. Они «фиксируют» структуру металла, повышая его прочность и термическую стабильность.
Эксперименты показали, что предварительный отжиг перед прокаткой позволяет распределить эти частицы более равномерно. Это делает сплав прочнее без заметной потери электропроводности.
Оптимально обработанные образцы показали высокий предел текучести, устойчивость к коррозии и проводимость, близкую к чистому алюминию. Материал сохраняет свойства даже после многих часов термического воздействия.
При этом в составе нет дорогого скандия — используются доступные редкоземельные элементы в небольших количествах. Это делает технологию экономически перспективной для промышленного применения.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что создан высокопрочный сплав железа и никеля для атомной промышленности.
