En la actualidad, El aluminio de baja aleación se utiliza ampliamente en la ingeniería eléctrica y la construcción de maquinaria. Al mismo tiempo, Cabe señalar que la ingeniería eléctrica moderna coloca requisitos muy altos y, en algunos casos, mutuamente excluyentes para las aleaciones de aluminio.

Por ejemplo, las aleaciones de aluminio conductoras deben tener alta conductividad eléctrica y resistencia, y a veces también estabilidad térmica a largo plazo, si se van a utilizar en condiciones de exposición prolongada a determinadas temperaturas. Típicamente, la alta resistencia y estabilidad térmica de las aleaciones de aluminio se obtiene mediante una aleación compleja, lo que conduce a una fuerte disminución de la conductividad eléctrica de los materiales.

En 2017, un equipo de investigación del Instituto de Investigación en Física y Tecnología de la Universidad Lobachevsky en Nizhny Novgorod, por iniciativa de la Planta de Moscú para el Procesamiento de Aleaciones Especiales, asumió la tarea de mejorar el rendimiento de las aleaciones de aluminio. Para obtener nuevas aleaciones de aluminio de baja aleación, Los investigadores de Nizhny Novgorod utilizaron la tecnología de fundición por inducción al vacío.

Según el profesor Alexey Nokhrin, Jefe del Laboratorio de Diagnóstico de Materiales del Instituto de Investigación en Física y Tecnología de la UNN, una de las principales tareas fue desarrollar los regímenes de fundición para nuevas aleaciones de aluminio.

"La estructura del metal fundido es muy heterogénea, tiene una estructura de dendrita en forma de aguja y contiene partículas grandes que resultan de la fundición. Debido a esto, es muy difícil formar el metal fundido. Para lograr los resultados requeridos, Primero era necesario determinar con mucha precisión los regímenes de fundición de metales que ayudarían a eliminar las partículas grandes. y luego, mediante deformación plástica, para refinar la estructura dendrítica fundida. El segundo paso fue especialmente difícil, dado que no era posible procesar la aleación a temperaturas elevadas, como suele hacerse en las fábricas. Un aumento de temperatura habría provocado la precipitación de partículas grandes, que habría provocado la rotura del alambre con un diámetro inferior a 0,5 mm, "explica Alexey Nokhrin.

Para resolver el problema de obtener alambre delgado, Los científicos de la UNN han realizado una gran cantidad de investigaciones para estudiar el efecto de los regímenes de fundición sobre la homogeneidad de la estructura y las propiedades de las aleaciones de aluminio que contienen microaditivos de magnesio y escandio. Tecnologías intensivas de deformación plástica, incluyendo prensado angular de canal igual y forjado rotativo, se utilizaron como métodos clave para controlar la estructura de las aleaciones de aluminio.

Como resultado, Se obtuvo una estructura homogénea altamente plástica en las aleaciones donde se formaron nanopartículas por recocido, que proporcionó el nivel requerido de resistencia y resistencia térmica de los alambres fabricados.

Las nuevas aleaciones han demostrado una serie de características únicas. Los investigadores de la Universidad Lobachevsky lograron resolver la difícil tarea de aumentar simultáneamente la conductividad eléctrica, fuerza y ​​resistencia térmica de las aleaciones asegurando un muy alto nivel de plasticidad a temperaturas elevadas.

La investigación muestra que las nuevas aleaciones poseen superplasticidad:durante las pruebas de tracción a 500 grados Celsius y a altas tasas de deformación, las muestras mostraron un alargamiento de más del 1000%, y después del enfriamiento se volvió muy fuerte y eléctricamente conductor nuevamente.

"Esto permitirá a los productores fabricar el alambre utilizando el régimen de superplasticidad, cuando se activan mecanismos especiales de deformación y el metal "fluye" como vidrio líquido, "concluye Alexey Nokhrin.

En el presente, el equipo está trabajando en la siguiente etapa del proyecto. Los investigadores están estudiando las posibilidades de reemplazar el escandio caro con otros aditivos de aleación (Zr, Yb, etc.). El objetivo es mantener altas características de las aleaciones producidas mientras se reduce drásticamente su costo.

Los resultados de la investigación del equipo de la Universidad Lobachevsky se publicaron en el Revista de aleaciones y compuestos (2020, v.831, ID de artículo 154805).