Momenteel, laaggelegeerd aluminium wordt veel gebruikt in de elektrotechniek en de machinebouw. Tegelijkertijd, er moet worden opgemerkt dat de moderne elektrotechniek zeer hoge en in sommige gevallen elkaar uitsluitende eisen stelt aan aluminiumlegeringen.

Bijvoorbeeld, geleidende aluminiumlegeringen moeten zowel een hoge elektrische geleidbaarheid als sterkte hebben, en soms ook thermische stabiliteit op lange termijn, als ze moeten worden gebruikt bij langdurige blootstelling aan bepaalde temperaturen. Typisch, hoge sterkte en thermische stabiliteit van aluminiumlegeringen wordt geleverd door middel van complexe legering, wat leidt tot een sterke afname van de elektrische geleidbaarheid van de materialen.

in 2017, een onderzoeksteam van het Physics and Technology Research Institute aan de Lobachevsky University in Nizhny Novgorod, op initiatief van de Moskouse fabriek voor verwerking van speciale legeringen, nam de taak op zich om de prestaties van aluminiumlegeringen te verbeteren. Om nieuwe laaggelegeerde aluminiumlegeringen te verkrijgen, Onderzoekers van Nizhny Novgorod gebruikten de technologie van inductiegieten in vacuüm.

Volgens professor Alexey Nokhrin, Hoofd van het Materials Diagnostics Laboratory van het UNN Physics and Technology Research Institute, een van de belangrijkste taken was het ontwikkelen van gietvormen voor nieuwe aluminiumlegeringen.

"De structuur van het gegoten metaal is zeer heterogeen, het heeft een naaldachtige dendrietstructuur en bevat grote deeltjes die het resultaat zijn van gieten. Daarom, het is erg moeilijk om het gegoten metaal te vormen. Om de gewenste resultaten te behalen, het was eerst nodig om zeer nauwkeurig de metaalgietregimes te bepalen die zouden helpen om grote deeltjes kwijt te raken, en dan, door gebruik te maken van plastische vervorming, om de gegoten dendrietstructuur te verfijnen. Vooral de tweede stap was moeilijk, omdat het niet mogelijk was om de legering bij verhoogde temperaturen te verwerken, zoals het gewoonlijk in fabrieken wordt gedaan. Een temperatuurstijging zou hebben geleid tot het neerslaan van grote deeltjes, waardoor de draad met een diameter van minder dan 0,5 mm zou zijn gebroken, " legt Alexey Nokhrin uit.

Om het probleem van het verkrijgen van dunne draad op te lossen, Er is veel onderzoek gedaan door UNN-wetenschappers om het effect van gietregimes op de homogeniteit van de structuur en eigenschappen van aluminiumlegeringen die magnesium- en scandium-microadditieven bevatten, te bestuderen. Intensieve plastische vervormingstechnologieën, inclusief gelijkkanaals hoekpersen en roterend smeden, werden gebruikt als de belangrijkste methoden voor het beheersen van de structuur van aluminiumlegeringen.

Als resultaat, een homogene zeer plastische structuur werd verkregen in de legeringen waar nanodeeltjes werden gevormd door gloeien, die zorgde voor het vereiste niveau van sterkte en thermische weerstand van de vervaardigde draden.

De nieuwe legeringen hebben een aantal unieke eigenschappen laten zien. Lobachevsky University-onderzoekers zijn erin geslaagd de moeilijke taak op te lossen om tegelijkertijd de elektrische geleidbaarheid te vergroten, sterkte en thermische weerstand van de legeringen terwijl een zeer hoge mate van plasticiteit bij verhoogde temperaturen wordt gegarandeerd.

Het onderzoek toont aan dat nieuwe legeringen superplasticiteit bezitten:tijdens trekproeven bij 500 graden Celsius en bij hoge vervormingssnelheden vertoonden de monsters een rek van meer dan 1000%, en werd na afkoeling weer zeer sterk en elektrisch geleidend.

"Hierdoor kunnen de producenten de draad produceren met behulp van het superplasticiteitsregime, wanneer speciale vervormingsmechanismen worden geactiveerd en het metaal "vloeit" als vloeibaar glas, " besluit Alexey Nokhrin.

Momenteel, het team werkt aan de volgende fase van het project. De onderzoekers bestuderen de mogelijkheden om duur scandium te vervangen door andere legeringsadditieven (Zr, Yb, enzovoort.). Het doel is om de hoge eigenschappen van de geproduceerde legeringen te behouden en tegelijkertijd de kosten ervan sterk te verlagen.

Onderzoeksresultaten van het team van Lobachevsky University werden gepubliceerd in de Dagboek van legeringen en verbindingen (2020, v.831, Artikel-ID 154805).