Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

С. Б. Сидельников, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой обработки металлов давлением Института цветных металлов и материаловедения
Д. С. Ворошилов, канд. техн. наук, доцент кафедры обработки металлов давлением Института цветных металлов и материаловедения, эл. почта: sibdrug@mail.ru
М. В. Первухин, докт. техн. наук, доцент, профессор кафедры электротехнологии и электроники Политехнического института

М. М. Мотков, аспирант кафедры литейного производства Института цветных металлов и материаловедения

Представлены результаты экспериментальных исследований технологии производства проволоки электротехнического назначения из алюминиевого сплава 01417 с содержанием редкоземельных металлов (РЗМ) в диапазоне 7–9 %. В качестве исходной использовали заготовку диаметром 12 мм, полученную методом литья в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК). Основными техно логическими переделами являлись горячая деформация этой заготовки методом совмещенной прокатки-прессования (СПП) с целью получения прутка диаметром 5 мм и холодная деформация с использованием сортовой прокатки и волочения для получения проволоки диаметром 0,5 мм. Описаны режимы деформации, методика проведения экспериментов и оборудование для реализации предложенной технологии. На всех этапах технологии отобраны образцы и проведены исследования механических и электрофизических свойств полученных деформированных полуфабрикатов (временного сопротивления разрыву, относительного удлинения и удельного электрического сопротивления). Установлено, что пластические свойства горячепрессованных прутков, полученных методом СПП, позволяют проводить холодную деформацию с использованием только одного промежуточного отжига. Изучено влияние различных режимов термообработки на механические и электрофизические свойства проволоки диаметром 0,5 мм. В ходе анализа экспериментальных данных было установлено, что максимальной пластичностью (временное сопротивление разрыву 137 МПа и относительное удлинение 19,1 %) для дальнейшего волочения и минимальным значением удельного электрического сопротивления (0,02902 Ом·мм²/м) обладает проволока диаметром 0,5 мм, полученная по технологии ЭМК+СПП с последующей сортовой прокаткой и волочением, отожженная при температуре 500 ^oC и времени выдержки 1 ч. Разработанные режимы деформационной и термической обработки позволяют достичь для проволоки из сплава 01417 требуемых значений механических свойств и электропроводности в соответствии с ТУ 1-809-1038–2018.

Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края и ООО «Научно-производственный центр Магнитной гидродинамики» в рамках научного проекта № 18-48-242021 «Разработка фундаментальных основ получения деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения из высоколегированных сплавов системы Al – РЗМ с применением методов совмещенной обработки и исследование их реологических свойств».

1. Горохов Ю. В., Шеркунов В. Г., Довженко Н. Н. и др. Основы проектирования процессов непрерывного прессования. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013. — 224 с.
2. Сидельников С. Б., Довженко Н. Н., Загиров Н. Н. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов. — М. : МАКС Пресс, 2005. — 344 с.
3. Сидельников С. Б., Лопатина Е. С., Довженко Н. Н. и др. Особенности структурообразования и свойства металла при высокоскоростной кристаллизации-деформации и модифицировании алюминиевых сплавов. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2015. — 179 с.
4. Горбунов Ю. А. Роль и перспективы редкоземельных металлов в развитии физико-механических характеристик и областей применения деформируемых алюминиевых сплавов // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2015. Т. 8, № 5. С. 636–645.
5. Liao H., Wu Y., Wang Y. Microstructure Evolution of Al – 0,35 % Si – 0,2 % Mg – 0,3 % Ce Alloy During Hot Extrusion and Its Contributions to Performances // Journal of Materials Engineering and Performance. 2015. No. 24 (6). P. 2503–2510.
6. Liao H., Liu Y., Lü C., Wang Q. Mechanisms for Ce-induced remarkable improvement of conductivity in Al alloys // Journal of Materials Research. 2017. No. 32 (3). P. 566–574.
7. Shi Z. M., Gao K., Shi Y. T., Wang Y. Microstructure and mechanical properties of rare-earth-modified Al – 1Fe binary alloys // Materials Science and Engineering: A. 2017. No. 632. P. 62–71.
8. Zhang Meng, Wang Haoyu, Han Wei еt at. Electrochemical extraction of cerium and formation of Al – Ce alloy from CeO₂ assisted by AlCl₃ in LiCl – KCl melts // Sci. China Chemistry. 2014. No. 57(11). P. 1477–1482.
9. Судавцова В. С., Шевченко М. А., Березуцкий В. В. и др. Термодинамические свойства и фазовые равновесия в сплавах двойных систем Al(Si) – Ce // Журнал физической химии. 2014. Т. 88, № 5. С. 736–746.
10. Mogucheva A., Zyabkin D., Kaibyshev R. Effect of the thermomechanical processing on microstructure and properties of an Al – Ce alloy // Materials Science Forum. 2012. Vol. 706–709. P. 361–366.
11. Belov N. A., Alabin A. N., Teleuova A. R. Comparative analysis of alloying additives as applied to the production of heat-resistant aluminum-base wires // Metal Science and Heat Treatment. 2012. Vol. 53, Iss. 9–10. P. 455–459.
12. Сидельников С. Б., Довженко Н. Н., Ворошилов Д. С. и др. Исследование структуры металла и оценка свойств опытных образцов из сплава системы Al – РЗМ, полученных совмещенными методами литья и обработки давлением // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2011. № 2 (34). С. 23–28.
13. ТУ 1-809-63–2018. Проволока электротехническая из алюминиевого сплава марки 01417. Технические условия. — Введ. 13.06.2048.
14. Мотков М. М. Разработка и исследование технологии производства проволоки из сплавов системы Al – РЗМ, полученной с применением совмещенных методов обработки // Мат-лы Междунар. студ. конф. «Проспект Свободный-2019». — Красноярск, 22–26 апреля 2019 г. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2019.
15. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.01.1986.
16. ГОСТ 10446–80. Проволока. Метод испытания на растяжение. — Введ. 01.07.1982.
17. ГОСТ 7229–76. Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников. — Введ. 01.01.1978.