Учёные НИУ «БелГУ» разработали модифицированный алюминиевый сплав для авиастроения

В настоящее время для монтажа электрической сети авиационной и космической техники применяются медные провода, существенным недостатком которых является высокая плотность металла. Алюминий выгодно отличается меньшей плотностью: 2.69 г/см³ против 8.92 г/см³ у меди, но ему не достаёт термостойкости, прочности и ряда других свойств. Все эти недостатки устранили научные сотрудники оснащённого в рамках нацпроекта «Наука» центра коллективного пользования «Технологии и Материалы» НИУ «БелГУ». Они разработали новый модифицированный алюминиевый сплав и с помощью отечественной технологии производства получили термостойкую кабельную продукцию (катанку) для создания современных высокопрочных алюминиевых электротехнических проводов малого диаметра. Провода из нового алюминиевого сплава имеют повышенные показатели электропроводности, прочности, термической стабильности, а также стойкости к окислению и воздействию агрессивных сред и открытого космоса. Благодаря замене медных проводов на алюминиевые с улучшенными качествами, может быть успешно решена одна их первоочередных задач авиации – облегчение веса бортовой электрической сети современной авиационной и космической техники, протяженность проводов в которой, в зависимости от типа летательного аппарата, превышает несколько километров. При этом удельной электропроводности алюминия достаточно для успешного функционирования бортовой электрической сети современного летательного аппарата.

По словам директора ЦКП «Технологии и Материалы НИУ «БелГУ» Дамира Тагирова, новизна и конкурентные преимущества разработки основаны на экономии дорогостоящих легирующих элементов при сохранении показателей электропроводности и эксплуатационных свойств и в создании ресурсо- и энергосберегающей технологии производства продукции из новых алюминиевых сплавов.

– Мы планируем разработать новые принципы легирования электропроводных алюмо-циркониевых сплавов молибденом и/или другими редкоземельными элементами и апробировать способ повышения прочности заготовки за счет литья с высокой скоростью кристаллизации и термомеханической обработки, которая включает в себя прокатку и последующую термическую обработку. Проведенные исследования показали, что столь сложное микролегирование позволит обеспечить высокую термическую стабильность проводов (более 10 тыс. часов при температуре 200-220°С), к которым выдвигаются высокие требования производителями современной авиационной техники, – поясняет Дамир Вагизович.

Ученые также говорят о перспективах применения сплава в системе энергоснабжения. Старший научный сотрудник лаборатории механических свойств наноструктурных и жаропрочных материалов НИИ материаловедения и инновационных технологий НИУ «БелГУ» Анна Могучева отмечает, что производство самонесущих изолированных проводов из новой катанки приведет к снижению до 80% эксплуатационных затрат, благодаря высокой надежности и бесперебойности энергообеспечения потребителей.

– В таких проводах исключены короткие замыкания из-за схлестывания при вибрационной пляске гололедообразования и снегоналипания, – пояснила Анна Алексеевна.

На данный момент изготовлены экспериментальные образцы литых заготовок новых модифицированных алюмо-циркониевых сплавов для проведения дальнейших испытаний.

Изобретение ученых будет представлено на Международной выставке инноваций «Hi-Tech-2021» в Санкт-Петербурге в апреле.