Материаловедение и новые материалы 27 мая 2022, 15:45
  • Юлия Рудый

На замену меди и алюминию в России разработали новые сверхпрочные термостойкие материалы для авиации

  • Поперечное сечение биметаллического провода. Изображение создано с помощью сканирующего электронного микроскопа.
    Поперечное сечение биметаллического провода. Изображение создано с помощью сканирующего электронного микроскопа.
    Фото Aleksey Nokhrin et al./Materials 2022.
Медные провода имеют большой вес, а алюминиевые – демонстрируют неважную проводимость тока. И то, и другое особенно важно для авиапромышленности. Однако учёные постоянно совершенствуют технологии, и на этот раз химики из Университета Лобачевского отчитались о создании материалов, которые решают существующие проблемы.

Алюминиевые сплавы, разработанные учёными Научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) Университета Лобачевского, могут стать лучшей заменой устаревшим тяжёлым медным проводам и алюминиевым проводам, которые, будучи более лёгкими, чем медь, демонстрируют низкую электропроводность. Те и другие сегодня используются в авиации, но учёные постоянно совершенствуют технологии.

Что же сделали химики? Для начала им было необходимо получить ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы. Этот порошок затем превращают в очень тонкие проводки.

Высокая прочность (такие проводки сложнее сломать/порвать) и термостойкость (они меньше реагируют на перепады температур) обеспечивается добавками циркония, скандия или гафния. Эти химические элементы дорогостоящие, поэтому нужно было снизить их содержание в конечном материале, не ухудшив при этом его свойств.

"С помощью технологии индукционного литья мы получили алюминиевые сплавы высочайшего качества. При этом удалось значительно снизить содержание редкоземельных металлов – с 7% в промышленных сплавах до 0,25 – 0,3% в наших материалах, – рассказывает заведующий лабораторией диагностики материалов НИФТИ Алексей Нохрин, один из авторов разработки. – [Мы] особенно старались минимизировать содержание скандия – одного из самых дорогостоящих металлов в мире".

Cплавы подвергались дополнительной деформации и отжигу, что приводило к появлению в них упрочняющих их наночастиц.

Затем из сплава изготавливали биметаллический провод – алюминиевую жилу диаметром 0,2 – 0,3 миллиметра. Её позднее покрывали тонким слоем меди.

Как утверждают российские учёные, их технология позволяет создавать провода, не уступающие мировым аналогам.

"Сейчас мировые авиагиганты, такие как Boeing и Airbus, в своих самолётах используют алюминиевые провода с нанесёнными многослойными покрытиями. Например, французская фирма FSPone разработала алюминиевый провод диаметром 0,13 – 0,16 миллиметра, который имеет серебряное или никелевое покрытие, а также медный буферный подслой", – рассказала инженер лаборатории диагностики материалов НИФТИ Яна Шадрина.

Также специалисты НИФТИ ННГУ подробно изучили, как деградирует материал биметаллических проводов. Учёные выяснили, каковы предельно допустимые температуры и период эксплуатации для изделий, в течение которых проникновение меди в алюминиевый провод не приведёт к повышению его хрупкости.

В статье журнала Materials учёные приводят рекомендации по режимам использования этих проводов в авиации. Прикладная часть разработки защищена ноу-хау.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим"Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.

Читайте также

Видео по теме

Эфир

Лента новостей

Авто-геолокация