Исследователи Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» предложили инновационный подход к созданию алюминиевых сплавов для энергетической отрасли. Разработанный материал одновременно обладает повышенной прочностью и сохраняет высокую электропроводность, что делает его перспективной альтернативой существующим промышленным решениям.
Алюминий давно считается ключевым материалом для энергетики благодаря своей лёгкости, коррозионной устойчивости и хорошей электропроводности. Однако у него есть существенные недостатки: чистый алюминий недостаточно прочен и плохо сохраняет свойства при нагреве, а традиционные упрочнённые сплавы часто теряют электропроводность.
Кандидат технических наук Андрей Поздняков предложил использовать алюминиевые сплавы с добавками циркония и редкоземельных элементов – гадолиния или иттербия, а также с повышенным содержанием железа и кремния. Ключевую роль играет специальная термомеханическая обработка, сочетающая прокатку и последующий отжиг 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», – объяснил Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
Эксперименты показали, что оптимально обработанные сплавы демонстрируют высокий предел текучести и уровень коррозионной устойчивости при электропроводности, близкой к чистому алюминию. Материал сохраняет свойства даже после сотен часов термической обработки.
«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», – отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Важным преимуществом разработки является возможность изготовления сплавов с применением небольшого количества редкоземельных элементов, но без использования дорогостоящего скандия. Это делает материал более экономичным и доступным для промышленного применения.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда, а его результаты опубликованы в престижном научном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).