Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами МГТУ им. Г.И. Носова, СФУ и НИЦ «Курчатовский институт» разработали недорогой сплав алюминия, выдерживающий температуру до 400 °C, что на 100-150 °С выше, чем у существующих аналогов. Такой материал позволит существенно снизить вес и углеродный след нового железнодорожного транспорта, авиации и другой техники. Исследование опубликовано в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Алюминий широко применяется в авиастроении, автомобилестроении, электронике и других отраслях, так как он сам и большинство сплавов на его основе имеют высокую коррозионную стойкость практически в любых средах — в атмосфере, воде морской и пресной, растворах многих химикатов и в большинстве пищевых продуктов. А также обладают низким удельным весом, хорошей тепло- и электропроводностью.
Благодаря этим качествам — коррозионной стойкости и тепло- и электропроводности — проволока из алюминиевых сплавов может стать эффективной заменой дорогим и тяжелым проводникам на основе меди, применяемым сегодня. Ее использование в летательных аппаратах, скоростном железнодорожном транспорте и другой технике позволит заметно снизить их масса-габаритные характеристики, обеспечив тем самым значительную экономию топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу. Однако методы получения таких сплавов и элементной базы из них сегодня крайне недешевы и весьма трудоемки.
Ученые НИТУ «МИСиС» предложили структуру нового сплава на основе алюминия, а также технологию для производства из него проволоки. По словам разработчиков, материал отличается от аналогов сравнительно низкой стоимостью, простотой изготовления и рядом уникальных физических свойств.
«Наш материал отличается термически стабильной структурой, он выдерживает температуры вплоть до 400 °C. Любые известные алюминиевые сплавы испытывают значительное разупрочнение уже при 250-300 °С. В наш сплав входят медь, марганец и цирконий, что дает уникальное сочетание электропроводности, прочности и термостойкости», — рассказал старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС» Торгом Акопян.
Ключевая особенность нового сплава в том, что около 10 процентов объема материала составляют особые наночастицы с содержанием циркония и марганца, равномерно распределенные в алюминиевой матрице.
Сплав изготовлен с использованием электромагнитного кристаллизатора по технологии ElmaCast, разработанной в «НПЦ магнитной гидродинамики» (Красноярск). Последующие деформационно-термическая обработка и аналитические исследования проводились при участии специалистов НИЦ «Курчатовский институт».
Научный коллектив планирует продолжать работы по оптимизации химического состава нового материала и режимов его обработки.