Алюмет: состав и применение сплава¶

Алюмет — обобщённое техническое название группы алюминиевых сплавов, легированных магнием и кремнием, которые применяются преимущественно в электротехнике и строительстве. В отличие от распространённых деформируемых алюминиевых сплавов, алюмет не является официальной маркой по ГОСТ, а представляет собой коммерческое или заводское наименование, под которым выпускаются проволока, шины, ленты и профили с повышенной коррозионной стойкостью и хорошей электропроводностью.

¶Состав и свойства

Основой алюмета служит алюминий (Al) с содержанием не менее 98–99 %. В качестве легирующих добавок вводятся магний (Mg) и кремний (Si) в суммарном количестве от 0,5 до 1,5 %. Такая система легирования соответствует международной серии 6xxx (например, сплавы 6060, 6063, 6101), однако алюмет отличается более жёсткими ограничениями по примесям железа и меди, что положительно сказывается на электрических характеристиках.

Ключевые физико-механические параметры алюмета:

• плотность — около 2,70 г/см³;
• удельное электрическое сопротивление — 0,027–0,030 Ом·мм²/м (зависит от состояния поставки);
• предел прочности при растяжении — 120–220 МПа;
• относительное удлинение — 10–20 %;
• температура плавления — 600–650 °C.

Благодаря малому содержанию переходных металлов алюмет обладает высокой пластичностью в отожжённом состоянии, что позволяет вытягивать из него тонкую проволоку и изготавливать гнутые токоведущие элементы. После искусственного старения (нагрев при 160–180 °C в течение 6–10 часов) прочность возрастает в 1,5–2 раза, однако электропроводность несколько снижается.

¶Технология производства

Алюмет выплавляют в электрических печах из первичного алюминия высокой чистоты (марки А5, А7) с добавлением лигатур алюминий–магний и алюминий–кремний. Расплав подвергают рафинированию для удаления водорода и неметаллических включений, после чего разливают в слитки. Слитки проходят гомогенизацию при 540–580 °C для устранения дендритной ликвации, далее их горячо и холодно деформируют на прокатных станах или прессах.

Для получения проволоки применяют непрерывное литьё и прокатку на установках типа «Properzi» с последующим волочением. Конечные операции включают отжиг или закалку с искусственным старением в зависимости от требуемого комплекса свойств. Готовую продукцию контролируют на электропроводность, механические характеристики и отсутствие поверхностных дефектов.

¶Разновидности и маркировка

Поскольку алюмет не стандартизирован как единая марка, разные производители присваивают ему собственные обозначения. Наиболее часто встречаются следующие разновидности:

• алюмет-проволока (диаметры 1,5–12 мм) — для воздушных линий электропередачи и обмоточных проводов;
• алюмет-шина (сечения от 3×20 до 10×120 мм) — для распределительных устройств и комплектных трансформаторных подстанций;
• алюмет-лента — для экранов кабелей и токопроводящих жил;
• алюмет-профиль — для шинопроводов и несущих конструкций электроустановок.

В технической документации иногда встречаются условные обозначения типа «АМг0,5С0,5», отражающие содержание магния и кремния, однако они не являются официальными марками ГОСТ.

¶Применение

Основная область использования алюмета — электротехника. Из него изготавливают:

• голые провода для воздушных линий электропередачи напряжением до 35 кВ;
• токопроводящие жилы силовых кабелей с алюминиевой жилой;
• шины распределительных щитов и подстанций;
• обмотки сухих трансформаторов малой мощности;
• экраны и броня контрольных кабелей.

В строительстве алюмет применяется для изготовления токопроводящих шин заземления, молниеприёмников и элементов систем уравнивания потенциалов. Благодаря коррозионной стойкости к атмосферным воздействиям, изделия из алюмета пригодны для открытой прокладки в условиях умеренного и холодного климата.

В автомобильной промышленности алюмет используют реже — для аккумуляторных перемычек и силовых жгутов электромобилей, где важна экономия массы.

¶Преимущества и ограничения

К достоинствам алюмета относят:

• низкую стоимость по сравнению с медью (в 2–3 раза дешевле при сопоставимой проводимости на единицу массы);
• малый вес, что упрощает монтаж воздушных линий;
• стойкость к коррозии без дополнительного покрытия;
• хорошую обрабатываемость давлением.

Ограничения связаны с более низкой, чем у меди, электропроводностью (около 61 % от международного стандарта отожжённой меди IACS), а также с необходимостью применения специальных контактных смазок и стальных или биметаллических зажимов при соединении с медными элементами во избежание гальванической коррозии. Кроме того, алюмет имеет меньшую усталостную прочность, чем медь, что требует учёта при вибрационных нагрузках.

¶Перспективы

В связи с ростом цен на медь и развитием возобновляемой энергетики, спрос на алюметовые проводники увеличивается. Ведутся разработки сплавов с добавками циркония и скандия в микроколичествах для повышения термостойкости (до 150–200 °C) при сохранении электропроводности. Такие материалы позволяют повысить пропускную способность линий электропередачи без увеличения сечения провода.