Actuellement, l'aluminium faiblement allié est largement utilisé dans l'électrotechnique et la construction de machines. À la fois, il convient de noter que l'électrotechnique moderne impose des exigences très élevées et, dans certains cas, mutuellement exclusives, aux alliages d'aluminium.

Par exemple, les alliages d'aluminium conducteurs doivent avoir à la fois une conductivité et une résistance électriques élevées, et parfois aussi stabilité thermique à long terme, s'ils doivent être utilisés dans des conditions d'exposition à long terme à certaines températures. Typiquement, la résistance élevée et la stabilité thermique des alliages d'aluminium sont fournies au moyen d'alliages complexes, ce qui conduit à une forte diminution de la conductivité électrique des matériaux.

En 2017, une équipe de recherche de l'Institut de recherche en physique et technologie de l'Université Lobatchevsky à Nijni Novgorod, à l'initiative de l'usine de Moscou pour le traitement des alliages spéciaux, a entrepris d'améliorer les performances des alliages d'aluminium. Pour obtenir de nouveaux alliages d'aluminium faiblement alliés, Les chercheurs de Nijni Novgorod ont utilisé la technologie de la coulée par induction sous vide.

Selon le professeur Alexey Nokhrin, Chef du laboratoire de diagnostic des matériaux à l'Institut de recherche en physique et technologie de l'UNN, l'une des tâches principales était de développer les régimes de coulée pour les nouveaux alliages d'aluminium.

« La structure du métal coulé est très hétérogène, il a une structure de dendrite en forme d'aiguille et contient de grosses particules résultant de la coulée. À cause de ce, il est très difficile de former le métal coulé. Afin d'obtenir les résultats requis, il fallait d'abord déterminer très précisément les régimes de coulée des métaux qui permettraient de se débarrasser des grosses particules, puis, en utilisant la déformation plastique, pour affiner la structure des dendrites coulées. La deuxième étape était particulièrement difficile, puisqu'il n'était pas possible de traiter l'alliage à des températures élevées, comme cela se fait habituellement dans les usines. Une augmentation de la température aurait entraîné la précipitation de grosses particules, qui aurait provoqué la rupture du fil de diamètre inférieur à 0,5 mm, " explique Alexeï Nokhrine.

Pour résoudre le problème d'obtention de fil fin, de nombreuses recherches ont été menées par les scientifiques de l'UNN pour étudier l'effet des régimes de coulée sur l'homogénéité de la structure et des propriétés des alliages d'aluminium contenant des microadditifs de magnésium et de scandium. Technologies de déformation plastique intensive, y compris le pressage angulaire à canal égal et le forgeage rotatif, ont été utilisées comme méthodes clés pour contrôler la structure des alliages d'aluminium.

Par conséquent, une structure homogène hautement plastique a été obtenue dans les alliages où des nanoparticules ont été formées par recuit, qui a fourni le niveau requis de résistance et de résistance thermique des fils fabriqués.

Les nouveaux alliages ont démontré un certain nombre de caractéristiques uniques. Les chercheurs de l'Université Lobatchevsky ont réussi à résoudre la tâche difficile d'augmenter simultanément la conductivité électrique, solidité et résistance thermique des alliages tout en assurant un très haut niveau de plasticité à des températures élevées.

La recherche montre que les nouveaux alliages possèdent une superplasticité :lors d'essais de traction à 500 degrés Celsius et à des taux de déformation élevés, les échantillons ont montré un allongement de plus de 1000%, et après refroidissement est redevenu très fort et électriquement conducteur.

"Cela permettra aux producteurs de fabriquer le fil en utilisant le régime de superplasticité, lorsque des mécanismes de déformation spéciaux sont activés et que le métal « coule » comme du verre liquide, " conclut Alexeï Nokhrine.

Maintenant, l'équipe travaille sur la prochaine étape du projet. Les chercheurs étudient les possibilités de remplacer le coûteux scandium par d'autres additifs d'alliage (Zr, Yb, etc.). L'objectif est de conserver des caractéristiques élevées des alliages produits tout en réduisant fortement leur coût.

Les résultats des recherches de l'équipe de l'Université Lobatchevsky ont été publiés dans le Journal des alliages et des composés (2020, v.831, Numéro d'article 154805).