Новый метод создания сплавов, разработанный в НИТУ МИСИС, может привести к созданию более эффективных и экономичных линий электропередачи.
Исследователи из НИТУ МИСИС разработали инновационный метод производства алюминиевых сплавов, позволяющий значительно повысить их прочность и термостойкость, сохранив при этом высокую электропроводность. Этот прогресс открывает путь к созданию более доступных, надежных и производительных материалов для энергетической отрасли, в частности для воздушных линий электропередачи (ЛЭП).
Алюминий, будучи легким, коррозионно-стойким и отличным проводником, является основой современной электроэнергетики. Однако у него есть существенные недостатки: чистый металл обладает низкой прочностью, а существующие упрочненные сплавы, как правило, хуже проводят электрический ток.
Решение, предложенное научной группой под руководством кандидата технических наук Андрея Позднякова, заключается в создании специального состава и применении точной термомеханической обработки. В сплав на основе алюминия добавляются цирконий, редкоземельные элементы (гадолиний или иттербий), а также повышается содержание железа и кремния. Обычно эти примеси ухудшают свойства проводника, но ученые нашли способ превратить их в преимущество.
Ключ к успеху — управление структурой. Технология включает в себя комбинацию прокатки и последующего отжига при строго определенных температурах. Этот процесс приводит к формированию в материале наночастиц особой структуры, которые «закрепляют» кристаллическую решетку металла, не препятствуя движению электронов. Исследователи установили, что предварительный отжиг перед прокаткой обеспечивает наиболее равномерное распределение таких частиц, что и даёт максимальный упрочняющий эффект.
Результаты и перспективы. Оптимально обработанные сплавы демонстрируют высокий предел текучести, коррозионную стойкость и сохраняют электропроводность на уровне, близком к чистому алюминию. Их свойства остаются стабильными даже после длительного теплового воздействия.
«Новый материал сочетает высокую электропроводность, прочность и термостабильность при низкой стоимости легирующих элементов, — отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова. — Он перспективен для производства проводов, работающих в условиях повышенных нагрузок и температур».
Важным экономическим аспектом является возможность отказа от дорогостоящего скандия при сохранении высоких характеристик материала.
«Ключевая роль принадлежит термомеханической обработке, — пояснил Андрей Поздняков, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС. — Формирующиеся наночастицы "фиксируют" структуру, повышая прочность и термическую стабильность без снижения проводимости».
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 24-79-00036). Подробные результаты опубликованы в авторитетном международном журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
Источник : пресс-служба НИТУ МИСИС
