Badania wpływu żelaza na własności i odkształcalność walcówki $Al$ otrzymanej metodą Properzi

Abstract

The doctoral thesis consists of two main parts: cognitional and application. Within the cognitional scope, eight hypoeutectoid aluminium alloys with an additional to $1%$ of weight iron (produced in continuous casting and rolling line by Continuus-Properzi method). It has been demonstrated that present $Al_{3}Fe$ phase changes physical properties of the material - among others the amount of drawn heat of fusion in relation to pure aluminum, temperature resistance factor, density increase and thermal conduction decrease, etc. Moreover it had a positive effect on refinement of structure, grains shape change from polygonal into oval and as a result - on increase of strength properties while limited decrease of electrical conductance. Occurring $Al_{3}Fe$ phase as a form of eutectic precipitates increases plastic properties of wires with hardened warp. It positively impacts the drawing process by shifting material ductility threshold to micro-wires level. Application part of the study contains description of the concrete application example, i.e. the technology for the production of enamelled winding wires on the basis of the elaborated alloy and its mechanical, chemical, electrical and thermal properties have been examined. Enamelled winding wires are aluminium-based competitive solution for the previously used copper wires and they are used in lighting systems as one component of the ballast. It made it possible to decrease device's mass and price. Rozprawa doktorska składa się z dwóch głównych części: poznawczej i aplikacyjnej. W zakresie poznawczym, przebadano osiem podeutektycznych stopów aluminium z dodatkiem do $1%$ wagowego żelaza, które wyprodukowano w linii ciągłego odlewania i walcowania metodą Continuus-Properzi. Wykazano, iż występująca faza $Al_{3}Fe$ zmienia własności fizyczne materiału m.in. ilości pobranego ciepła topnienia w stosunku do czystego aluminium, temperaturowy współczynnik rezystancji, wzrost gęstości oraz spadek przewodnictwa cieplnego itp. Ponadto wpłynęła korzystnie na rozdrobnienie struktury, zmianę kształtu ziaren z wielokątnego na owalny, a poprzez to na wzrost własności wytrzymałościowych, przy jednocześnie ograniczonym spadku przewodności elektrycznej. Występująca faza $Al_{3}Fe$ w postaci eutektycznych wydzieleń podnosi własności plastyczne drutów o umocnionej osnowie, co wpływa korzystnie na przebieg procesu ciągnienia przesuwając próg ciągliwości materiału do poziomu mikrodrutów. W części aplikacyjnej pracy opisano przykład konkretnej aplikacji tj. technologii wytwarzania emaliowanych przewodów nawojowych na bazie opracowanego stopu oraz zbadano jego własności mechaniczne, chemiczne, elektryczne i cieplne. Emaliowane przewody nawojowe na bazie aluminium stanowią konkurencyjne rozwiązanie dla dotychczas stosowanych przewodów miedzianych i znalazły zastosowanie w systemach oświetleniowych, jako jeden z komponentów statecznika, co umożliwiło obniżenie masy i ceny urządzenia.