Специальные алюминиевые сплавы, разработанные учеными научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) Университета Лобачевского, позволят заменить устаревшие медные провода, имеющие большой вес, и алюминиевые провода с низкой электропроводностью, которые сегодня используют в авиации.
Для создания малогабаритных авиационных биметаллических проводов нижегородские ученые разработали ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы. Высокая прочность и термостойкость обеспечена за счет введения добавок циркония, скандия или гафния.
«С помощью технологии индукционного литья мы получили алюминиевые сплавы высочайшего качества, при этом удалось значительно снизить содержание редкоземельных металлов — с семи процентов в промышленных сплавах до 0,25-0,3 процента в наших материалах. Особенно старались минимизировать содержание скандия — одного из самых дорогостоящих металлов в мире», — сообщил один из авторов исследования, заведующий лабораторией диагностики материалов НИФТИ Алексей Нохрин.
Для придания необходимых полезных свойств сплавам, они подвергались дополнительной деформации и отжигу, что приводило к выделению упрочняющих наночастиц. После этого из сплава изготавливают биметаллический провод — алюминиевую жилу диаметром 0,2-0,3 миллиметра с тонким медным покрытием.
«Сейчас мировые авиагиганты Boeing и Airbus в своих самолетах используют алюминиевые провода с нанесенными многослойными покрытиями. Например, фирма FSPone (Франция) разработала алюминиевый провод диаметром 0,13-0,16 миллиметров, который имеет серебренное или никелевое покрытие, а также медный буферный подслой. Таким образом, наша технология позволит создавать провода, не уступающие мировым аналогам», — рассказала инженер лаборатории диагностики материалов НИФТИ Яна Шадрина.
Специалисты НИФТИ ННГУ подробно изучили процессы деградации материалов биметаллических проводов: определены предельно допустимые температуры и период эксплуатации, в течение которых диффузия меди в алюминиевый провод не приводит к снижению его хрупкости. Это позволило разработать рекомендации к режимам применения этих проводов в авиации. Полученные результаты представлены в журнале Materials, входящем в первый квартиль базы WebofScience, а прикладная часть разработки защищена ноу-хау.