ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.777.09
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-1-44-53
Аннотация
В последнее время возникает потребность в электротехнической проволоке из сплавов алюминия с различным содержанием редкоземельных металлов в качестве проводки различных образцов перспективной техники. Также немаловыжным фактором является повышение эффективности производства деформированных полуфабрикатов за счет применения совмещенных процессов, снижающих энергоемкость, трудозатраты и повышающих производительность. Цель исследования. Целью данного исследования является разработка технологических решений для производства проволоки из алюминиевых сплавов, содержащих редкоземельные металлы, с использованием асимметричных совмещенных процессов прокатки-прессования (СПП) и литья-прокатки-прессования (СЛиПП) с одним приводным валком. Используемые методы. Представлены результаты экспериментальных исследований совмещенных процессов СПП и СЛиПП для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из сплава 01417 на лабораторной установке СПП-200. Изучена структура металла. Получены данные по временному сопротивлению, относительному удлинению и удельному электрическому сопротивлению горячепрессованных прутков и проволоки в холоднодеформированном и отожженном состояниях. Новизна. Установлено, что при задаче снижения габаритов агрегата и энергосиловых затрат при производстве длинномерных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов целесообразно реализовать процесс с одним приводным валком. Результат. Результаты теоретических решений, моделирования и экспериментальных исследований адекватны и подтверждают ранее установленные закономерности изменения температурно-скоростных и энергосиловых показателей совмещенных процессов обработки металлов давлением. Применение методов СПП и СЛиПП с одним приводным валком позволило получить прутки диаметром 9 мм и проволоку диаметром до 0,3 мм в нагартованном и отожженном состоянии из сплава 01417 с требуемым уровнем механических, электрических и эксплуатационных свойств.
Ключевые слова
церий, алюминиевые сплавы, механические свойства, микроструктура, пластическая деформация, электросопротивление, прокатка, прессование, волочение
Для цитирования
Ворошилов Д.С. Исследование свойств и структуры проволоки из сплава системы Al-Ce-La методом совмещенной прокатки-прессования с одним приводным валком // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №1. С. 44-53. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-1-44-53
1. Горбунов Ю. А. Роль и перспективы редкоземельных металлов в развитии физико-механических характеристик и областей применения деформируемых алюминиевых сплавов // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технология. 2015. № 8 (1). С. 636-645
2. Алюминий: свойства и физическое металловедение / У.Х. Энтони, Ф.Р. Эштон, М.Д. Болл и др. М.: Металлургия, 1989. 423 с.
3. Белый Д.И. Алюминиевые сплавы для токопроводящих жил кабельных изделий // Кабели и провода. 2012. №1. С. 8-15.
4. Modeling the Process of Obtaining Bars from Aluminum Alloy 01417 by Combined Rolling-Extruding Method with Application of the Deform-3D Complex / Sidelnikov S.B., Sokolov R.E., Voroshilov D.S., Motkov M.M. et al // Key Engineering Materials. 2020, no. 861, pp. 540-546. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.861.540
5. Development and research of technology for producing electrotechnical wire from alloys of the Al – REM system, obtained with the application of combined machining methods / Sidelnikov S.B., Voroshilov D.S., Pervukhin M.V., Motkov M.M. // Tsvetnye metally. 2019, vol. 9, pp. 63-68. (In Russ.)
6. Development of Combined Machining Modes, Investigation of Mechanical Properties and Structure of Deformed Semi-Finished Products from Alloy 01417 / Sidelnikov S.B., Voroshilov D.S., Motkov M.M. et al // Materials Science Forum. 2020, vol. 992, pp. 498-503. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.992.498
7. The difference of La and Ce as additives of electrical conductivity aluminum alloys / Yuliang Zhang, Feng Wei, Jian Mao, Guodong Niu // Mater. Char. 2019, vol. 158, 109963.
8. Effect of trace elements La,Ti and homogenization on electrical properties of pure aluminum / Feng W., Jian M., Chunfang L., Huihua L. // Rare Metal Mater. Eng. 2018, vol. 47, no. 11, pp. 3257-3263. DOI: 10.1016/S1875-5372(18)30229-7
9. Effect of Ce addition on the microstructure and properties of Al-Cu-Mn-Mg-Fe lithium battery shell alloy / Du J., Ding D., Zhang W., Xu Z., Gao Y., Chen G., You X., Chen R., Huang Y. Mater. Char. 2018, vol. 142, pp. 252-260. DOI: 10.1016/j.matchar.2018.05.049
10. Microstructure evolution and mechanical properties of Al-La alloys with varying La contents / He Ya., Liu J., Qiu Sh., Deng Zh., Zhang J., Shen Ya // Mater. Sci. Eng. 2017, vol. 701, pp. 134-142. DOI: 10.1016/j.msea.2017.06.023
11. The improved effects by the combinative addition of lanthanum and samarium on the microstructures and the tensile properties of high-pressure die-cast Mg-4Al-based alloy / Yang Q., Bu F.Q., Meng F.C., Qiu X., Zhang D.P., Zheng T., Liu X.J., Meng J. // Mater. Sci. Eng.: А. 2015, vol. 628, pp. 319-326. DOI: 10.1016/j.msea.2015.01.050
12. Effects of rare earth elements addition on microstructures, tensile properties and fractography of A357 alloy / Jiang W., Fan Z., Dai Y., Li C. // Mater. Sci. Eng.: А. 2014, vol. 597, pp. 237-244. DOI: 10.1016/j.msea.2014.01.00
13. Huang X., Yan H. Effect of trace La addition on the microstructure and mechanical property of as-cast ADC12 Al-Alloy // J. Wuhan Univ. Technol.-Materials Sci. Ed. 2013, vol. 28, pp. 202-205. DOI: 10.1007/S11595-013-0665-X
14. Effect of Ce on castability, mechanical properties and electric conductivity of commercial purity aluminum / Lv Ch.-L., Liao H., Liu Ye., Wang Q. // China Foundry. 2015, vol. 12, pp. 277-284.
15. Cao X., Wang Sh., Wang Yi. The effect of annealing and aging on the high temperature internal friction spectra of Al-Ce alloy // Mater. Sci. Eng.: B 2009, vol. 163, no. 3, pp. 174-178. DOI: 10.1016/j.mseb.2009.05.030
16. Effects of La addition on mechanical properties and thermal-resistant properties of Al-Mg-Si-Zr alloys based on AA6201 / Yuan W., Liang Zh., Zhang Ch., Wei L. // Mater. Des. 2012, vol. 34, pp. 788-792. DOI: 10.1016/j.matdes.2011.07.003
17. Effects of La addition on the elevated temperature properties of the casting Al–Cu alloy / Yao D., Xia Y., Qiu F., Jiang Q. // Mater. Sci. Eng.: A 2011, vol. 528, no. 3, pp. 1463-1466. DOI: 10.1016/j.msea.2010.10.046
18. Effect of trace La addition on the microstructures and mechanical properties of A356 (Al–7Si–0.35Mg) aluminum alloys / Tsai Y.C., Chou C.Y., Lee S.L., Lin C.K., Lin J.C., Lim S.W. // J. Alloy. Comp. 2009, vol. 487, no. 1-2, pp. 157-162. DOI: 10.1016/j.jallcom.2009.07.183
19. Effects of La addition on the microstructure and tensile properties of Al-Si-Cu-Mg casting alloys / Lu T., Pan Y., Wu J., Tao S., Chen Y. // Int. J. Miner. Metall. Mater. 2015, vol. 22, pp. 405-410.
20. Effect of Ce addition on castability, mechanical properties and electric conductivity of Al-0.3Si-0.2 Mg alloy / Liao H.C., Liu Y., Lu C.L., Wang Q.G. // Int. J. Cast Metals Res. 2015, vol. 28, pp. 213-220. DOI: 10.1179/1743133615Y.0000000002
21. Vijeesh V., Prabhu K.N. The effect of addition of Ce and Sr on the solidification path of Al–8Si–2Cu alloy // Trans. Indian Inst. Met. 2015, vol. 68, pp. 1119-1123. DOI: 10.1007/s12666-015-0656-z
22. Effect of cerium on mechanical performance and electrical conductivity of aluminum rod for electrical purpose / Li P., Wu Z., Wang Y., Gao X., Wang Z., Li Zh. // J. Rare Earths 2006, vol. 24, no. 1, pp. 355-357. DOI: 10.1016/S1002-0721(07)60400-1
23. Study of rare earth element effect on microstructures and mechanical properties of an Al-Cu-Mg-Si cast alloy / Wan W., Han J., Li W., Wang J. // Rare Met. 2006, vol. 25, pp. 129-132. DOI: 10.1016/S1001-0521(08)60066-2
24. Czerwinski F. Cerium in aluminum alloys // Journal of Materials Science. 2020, vol. 55, no. 1, pp. 24-72. DOI: 10.1007/s10853-019-03892-z