Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.17580/tsm.2023.05.11
Ключевые слова: aluminium alloys, wire, onboard wires, electromagnetic mould, annealing, cooling rate, zirconium, hafnium, алюминиевые сплавы, проволока, бортовые провода, электромагнитный кристаллизатор, отжиг, скорость охлаждения, цирконий, гафний
Аннотация: Приведены результаты разработки нового сплава на основе системы Al - Zr - Hf, который по сравнению с известным сплавом АЦЕ (0,2-0,45 % Zr) дополнительно легирован гафнием и при этом имеет более низкое суммарное содержание циркония и гафния (0,3 %), что снижает его стоимость. Совместное легирование цирконием и гафнием при соотношении 1:1 обеспечило получение слитков, отлитых с высокой скоростью охлаждения (103 oC/с), со структурой твердого раствора циркония и гафния в алюминии. Последующее выделение при распаде твердого раствора частиц интерметаллидов Al3(Zr1-xHfx) обеспечивает высокую теплопрочность проволоки из сплава Al - 0,15 Zr - 0,15 Hf. Используемая технология получения длинномерной заготовки под волочение (литье в электромагнитный кристаллизатор и последующая интенсивная деформация на установке «Конформ») обеспечила высокую технологичность процесса и получение тонкой проволоки диаметром 0,5 мм. По результатам опробования нескольких режимов окончательного отжига выбран двухступенчатый режим (400 oC/2 ч + 300 oC/10 ч), который обеспечил стабильный приемлемый уровень механических свойств (σв = 153-176 МПа, σ0,2 = 130-140 МПа, δ = 12-15 %) и удельное электросопротивление, равное 0,02955-0,02970 Ом·мм2/м. Поскольку коэффициент диффузии гафния в алюминии больше коэффициента диффузии циркония, окончательный отжиг проволоки из сплава Al - 0,15 Zr - 0,15 Hf не потребовал длительных выдержек, как из известного алюминий-циркониевого сплава АЦЕ. Распад твердого раствора циркония и гафния проходил в несколько раз быстрее, чем распад твердого раствора циркония в алюминии. Полученная проволока диаметром 0,5 мм из сплава Al - 0,15 Zr - 0,15 Hf прошла успешные испытания в АО «Особое конструкторское бюро кабельной промышленности». This paper describes the results of an attempt to develop a new Al - Zr - Hf-base alloy, which, compared with the well-known ATsE alloy (0.2-0.45% Zr), is doped with hafnium and which nevertheless has a lower total concentration of zirconium and hafnium (0.3%) and because of this a lower cost. Combined doping with zirconium and hafnium in the 1:1 proportion resulted in the production of ingots cast at a high cooling rate (103 oC/sec) and having the structure of a solid solution of zirconium and hafnium in aluminium. Particles of Al3(Zr1-xHfx) intermetallics that get separated as the solid solution breaks down ensure a high heat resistance of Al - 0.15 Zr - 0.15 Hf wire. The process used for making long-length drawing billets (which involves casting into an electromagnetic mould followed by highintensity deformation in the Conform unit) ensured high processability resulting in the production of fine 0.5 mm wire. Several different regimes of final annealing were tested and a two-stage regime (400 oC/2 h + 300 oC/10 h) was selected that ensured an acceptable level of mechanical properties (σв = 153-176 MPa, σ0.2 = 130-140 MPa, σ = 12-15 %) and the specific electrical resistivity equal to 0.02955-0.02970 Ohm·mm2/m. As the diffusivity of hafnium in aluminium is higher than that of zirconium, no long soaking times were required for the final annealing of Al - 0.15 Zr - 0.15 Hf wire. Like it is with the wire made of the well-known ATsE alloy (aluminium-zirconium). The breakdown time of the solid solution of zirconium and hafnium was times shorter than that of the solid solution of zirconium in aluminium. The obtained 0.5 mm wire made of Al - 0.15 Zr - 0.15 Hf was successfully tested at OKB KP (Special Design Bureau of the Cable Industry).
Журнал: Цветные металлы
Выпуск журнала: №5
Номера страниц: 79-85
ISSN журнала: 03722929
Место издания: Москва
Издатель: Издательский дом "Руда и металлы"