Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

В. М. Беспалов, доцент каф. «Инженерный бакалавриат CDIO», канд. техн. наук, доцент, эл. почта: vmbespalov@mail.ru
С. Б. Сидельников, профессор каф. «Обработка металлов давлением», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: sbs270359@yandex.ru
В. И. Белокопытов, доцент каф. «Обработка металлов давлением», канд. техн. наук, доцент
Д. С. Ворошилов, зав. каф. «Обработка металлов давлением», канд. техн. наук, доцент, эл. почта: sibdrug@mail.ru

Приведены результаты исследования свойств деформированных полуфабрикатов из сплавов алюминия с различным содержанием циркония, изготовленных способом совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛиПП) и холодного волочения. Исследовано влияние параметров совмещенной обработки и волочения на механические свойства и удельное электрическое сопротивление проволоки электротехнического назначения. Определены рациональные режимы горячей и холодной обработки представленных сплавов, позволяющие добиться высоких показателей прочности, пластичности и электропроводности проводниковых полуфабрикатов. Проведен анализ микроструктуры образцов на световом микроскопе, установлено влияние режимов процесса СЛиПП и холодного волочения на характер течения металла и распределение фаз в структуре прутков и проволоки. Проведены температурные испытания деформированных полуфабрикатов после горячей и холодной обработки в соответствии с международным стандартом IEC 62004–07. Установлен уровень термостойкости изготовленных прутков и проволоки при нагреве до температур эксплуатации. Выявлены закономерности изменения механических свойств образцов после температурных испытаний в зависимости от различных условий процесса СЛиПП, холодного волочения и термической обработки. Представлены рекомендации по химическому составу сплавов, режимам изготовления полуфабрикатов со стабильной структурой при нагреве и заданными параметрами эксплуатационных свойств проводниковых полуфабрикатов. Показано, что применение технологической схемы с использованием способа СЛиПП с дальнейшим волочением позволяет получить требуемый уровень прочностных свойств и термостойкости проволоки из сплавов алюминия с варьируемым содержанием циркония.

1. Gorbunov J. A. Development of rolled and cabling-wiring production from aluminum alloys at plants in Russia // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2014. Vol. 8, Iss. 7. P. 938–946.
2. 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.
3. Белый Д. И. Алюминиевые сплавы для токопроводящих жил кабельных изделий // Кабели и провода. 2012. № 1. С. 8–15.
4. Пешков И. Б. Состояние и перспективы применения алюминия в кабельной промышленности // Кабели и провода. 2009. № 1. С. 7–9.
5. Беспалов В. М. Исследование совмещенных процессов обработки сплавов системы Al – Zr для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов электротех нического назначения: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Красноярск, 2015.

6. Исследование структуры и свойств деформированных полуфабрикатов, полученных по технологии СЛИПП из сплавов системы Al – Zr с добавками магния. URL: https://studref.com/519911/tehnika/issledovanie_struktury_svoystv_deformirovannyh_polufabrikatov_poluchennyh_tehnologii_slipp_splavov_si (дата обращения: 10.08.2020).
7. IEC 62004–07. Thermal-resistant aluminum alloys wire for overhead line conductor. Copyright International Commission, Geneva, Switzerland. 2007. — 13 p.
8. Çadirli E., Tecer H., Şahin M., Yilmaz E., Kirindi T. et al. Effect of heat treatments on the microhardness and tensile strength of Al – 0.25 wt. % Zr alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 632. P. 229–237.
9. Белов Н. А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов. — М. : Изд. Дом МИСиС, 2010. — 509 с.
10. 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.
11. Belov N. A., Korotkova N. O., Alabin A. N., Mishurov S. S. Influence of a silicon additive on resistivity and hardness of the Al – 1% Fe – 0,3 % Zr alloy // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2018. Vol. 59, Iss. 3. P. 276–283.
12. Zhang J., Wang H., Yi D., Wang B., Wang H. Comparative study of Sc and Er addition on microstructure, mechanical properties, and electrical conductivity of Al – 0,2Zr – based alloy cables // Materials Characterization. 2018. Vol. 145. P. 126–134.
13. Gao T., Ceguerra A., Breen A., Liu X., Wu Y., Ringer S. Precipitation behaviors of cubic and tetragonal Zr-rich phase in Al – (Si – )Zr alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 674. P. 125–130.
14. Прохоров А. Ю., Белов Н. А. Особенности технологии плавки и литья слитков проводниковых алюминиево-циркониевых сплавов в промышленных условиях // Литейщик России. 2010. № 4. С. 30–34.
15. Грищенко Н. А. Сидельников С. Б., Губанов И. Ю. и др. Механические свойства алюминиевых сплавов : монография. — Красноярск : Сибирский Федеральный ун-т, 2012. — 196 с.
16. Berngardt V. A., Drozdova T. N., Orelkinа T. A., Sidelnikov S. B., Fedorova O. V. et al. Development of Annealing Conditions wire Rod Alloy of Al – Zr System to Reach Required Properties // Journal of Siberian Federal University Engineering & Technologies. 2014. Vol. 5, Iss. 7. P. 587–595.
17. Сидельников С. Б., Довженко Н. Н., Загиров Н. Н. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: монография. — М. : МАКС Пресс, 2005. — 343 с.
18. Пат. РФ 73245. Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов / С. Б. Сидельников, Н. Н. Довженко, Е. С. Лопатина, Р. Е. Соколов [и др.]; заявл. 25.12.2007, опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14.
19. Пат. РФ 2556264. Установка для непрерывного литья и прессования цветных металлов и сплавов / В. И. Белокопытов, С. Б. Сидельников, И. Ю. Губанов, А. С. Сидельников; заявл. 10.02.2014, опубл. 10.07.2015, Бюл. № 19.
20. ГОСТ 9450–76 (СТ СЭВ 1195–78). Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с изм. № 1, 2). — Введ. 01.01.1977.
21. ГОСТ 7229–76. Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников (с изм. № 1). — Введ. 01.01.1978.