Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Структура и свойства медных сплавов системы Cu – Cr – Zr после деформации и отжига

А. И. Бодякова, Р. В. Мишнев, Р. О. Кайбышев

Аннотация


Исследована структура медных сплавов системы Cu – Cr – Zr после равноканального углового прессования и отжига методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Определены механические свойства и электрическая проводимость сплавов. Установлено, что в деформированных сплавах после отжига при 200 – 500 °C наблюдается возврат и довыделение дисперсных частиц, однако статическая рекристаллизация не развивается. Повышение температуры отжига до 600 °C сопровождается развитием рекристаллизации. При этом в сплаве с минимальным содержанием легирующих элементов наблюдается полностью рекристаллизованная структура, а в сплавах с повышенным содержанием хрома и циркония — деформированные области. Проанализировано влияние структурных изменений на механические свойства и электрическую проводимость сплавов.

Ключевые слова


Cu – Cr – Zr-сплавы; пластическая деформация; отжиг; микроструктура; механические свойства; твердость; электрическая проводимость

Полный текст:

PDF

Литература


Purcek G., Yanar H., Demirtas M. et al. Microstructural, mechanical and tribological properties of ultrafine-grained Cu – Cr – Zr alloy processed by high pressure torsion // J. Alloys Compd. 2020. V. 816. Art. 152675.

Aksenov D. A., Raab G. I., Asfandiyarov R. N. et al. Effect of Cd and SPD on structure, physical, mechanical, and operational properties of alloy of Cu – Cr – Zr // Rev. Adv. Mater. Sci. 2020. V. 59, Is. 1. P. 506 – 513.

Batra I. S., Dey G. K., Kulkarni U. D., Banerjee S. Microstructure and properties of a Cu – Cr – Zr alloy // J. Nucl. Mater. 2001. V. 299, Is. 2. P. 91 – 100.

Нуриева Ю. Р., Аксенов Д. А., Асфандияров Р. Н., Рааб Г. И. Исследование структуры и свойств лабораторного образца контактного провода из сплава системы Cu – Cr // Materials. Technologies. Design. 2021. Т. 3, № 4(6). С. 48 – 53.

Зельдович В. И., Добаткин С. В., Фролова Н. Ю. и др. Механические свойства и структура хромоциркониевой бронзы после динамического канально-углового прессования и последующего старения // ФММ. 2016. Т. 117, № 1. С. 79 – 79.

Bodyakova A., Mishnev R., Belyakov A., Kaibyshev R. Effect of chromium content on precipitation in Cu – Cr – Zr alloys // J. Mater. Sci. 2022. V. 57, Is. 27. P. 13043 – 13059.

Shangina D. V., Bochvar N. R., Morozova A. I. et al. Effect of chromium and zirconium content on structure, strength and electrical conductivity of Cu – Cr – Zr alloys after high pressure torsion // Mater. Lett. 2017. V. 199. P. 46 – 49.

Чембарисова Р. Г., Галактионова А. В., Ямилева А. М. эволюция частиц вторичных фаз в сплавах системы Cu – Cr – Zr с предельно низкой концентрацией твердого раствора в процессе деформационно-термической обработки // ФММ. 2021. Т. 122, № 1. С. 45 – 52.

Islamgaliev R. K., Nesterov K. M., Bourgon J. et al. Nanostructured Cu – Cr alloy with high strength and electrical conductivity // J. Appl. Phys. 2014. V. 115. Art. 19.

Morozova A., Mishnev R., Belyakov A., Kaibyshev R. Microstructure and properties of fine grained Cu – Cr – Zr alloys after termo-mechanical treatments // Rev. Adv. Mater. Sci. 2018. V. 54, Is. 1. P. 56 – 92.

Murashkin M. Y., Sabirov I., Sauvage X., Valiev R. Z. Nanostructured Al and Cu alloys with superior strength and electrical conductivity // J. Mater. Sci. 2016. V. 51, Is. 1. P. 33 – 49.

Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation // Prog. Mater. Sci. 2000. V. 45, Is. 2. P. 103 – 189.

Raab G. J., Valiev R. Z., Lowe T. C., Zhu Y. T. Continuous processing of ultrafine grained Al by ECAP–Conform // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 382, Is. 1 – 2. P. 30 – 34.

Asfandiyarov R. N., Raab G. I., Aksenov D. A. Study of the combined severe plastic deformation techniques applied to produce contact wire for high-speed railway lines // Metals. 2020. V. 10, Is. 11. Art. 1476.

Zhilyaev A. P., Shakhova I., Morozova A. et al. Grain refinement kinetics and strengthening mechanisms in Cu – 0.3Cr – 0.5Zr alloy subjected to intense plastic deformation // Mater Sci. Eng. A. 2016. V. 654. P. 131 – 142.

Morozova A., Kaibyshev R. Grain refinement and strengthening of a Cu – 0.1Cr – 0.06Zr alloy subjected to equal channel angular pressing // Philos. Mag. 2017. V. 97, Is. 24. P. 2053 – 2076.

Mishnev R., Shakhova I., Belyakov A., Kaibyshev R. Deformation microstructures, strengthening mechanisms, and electrical conductivity in a Cu – Cr – Zr alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 629. P. 29 – 40.

Cao W. Q., Gu C. F., Pereloma E. V., Davies C. H. Stored energy, vacancies and thermal stability of ultra-fine grained copper // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 492, Is. 1 – 2. P. 74 – 79.

Abib K., Azzeddine H., Tirsatine K. et al. Thermal stability of Cu – Cr – Zr alloy processed by equal-channel angular pressing // Mater. Charact. 2016. V. 118. P. 527 – 534.

Wang Y. D., Liu F. C., Xue P. et al. Thermal stability behaviors of ultrafine-grained Cu – Cr – Zr alloy processed by friction stir processing and rolling methods // J. Alloys Compd. 2023. V. 950. Art. 169957.

Wang Y., Fu R., Li Y., Zhao L. A high strength and high electrical conductivity Cu – Cr – Zr alloy fabricated by cryogenic friction stir processing and subsequent annealing treatment // Mater. Sci. Eng. A. 2019. V. 755. P. 166 – 169.

Chen X., Jiang F., Jiang J. et al. Precipitation, recrystallization, and evolution of annealing twins in a Cu – Cr – Zr alloy // Metals. 2018. V. 8, Is. 4. Art. 227.

Khomskaya I. V., Zel’dovich V. I., Frolova N. Y. et al. Effect of high-speed dynamic channel angular pressing and aging on the microstructure and properties of Cu – Cr – Zr alloys // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2018. V. 447, Is. 1. Art. 012007.

Зельдович В. И., Хомская И. В., Фролова Н. Ю. и др. Структура хромоциркониевой бронзы, подвергнутой динамическому канально-угловому прессованию и старению // ФММ. 2013. Т. 114, № 5. С. 449 – 449.

Зельдович В. И., Фролова Н. Ю., Хомская И. В. и др. Структура и микротвердость хромоциркониевой бронзы, подвергнутой интенсивной пластической деформации методами динамического канально-углового прессования и прокатки // ФММ. 2014. Т. 115, № 5. С. 495 – 495.

Шаньгина Д. В., Бочвар Н. Р., Добаткин С. В. Структура и свойства сплавов Cu – Cr после сдвига под давлением и последующего нагрева // Металлы. 2010. № 6. С. 66 – 72.

Шаньгина Д. В., Максименкова Ю. М., Бочвар Н. Р., Добаткин С. В. Поведение при нагреве ультрамелкозернистого сплава Cu – Zr // Металлы. 2011. № 6. С. 53 – 53.

Purcek G., Harun Y., Shangina D. V. et al. Influence of high pressure torsion-induced grain refinement and subsequent aging on tribological properties of Cu – Cr – Zr alloy // J. Alloys Compd. 2018. V. 742. P. 325 – 333.

Hansen N. Hall–Petch relation and boundary strengthening // Scripta Materialia. 2004. V. 51, Is. 8. P. 801 – 806.

Нохрин А. В., Мелёхин Н. В., Чувильдеев В. Н. Анализ кинетики распада пересыщенного твердого раствора в литом и микрокристаллическом сплаве Cu – Cr – Zr // Вестник российских университетов. Математика. 2011. Т. 16, № 3. С. 821 – 823.

Морозова А. И., Беляков А. Н., Кайбышев Р. О. Влияние температуры деформации на формирование ультрамелкозернистой структуры в термоупрочняемом Cu – Cr – Zr сплаве // ФММ. 2021. Т. 122, № 1. С. 67 – 73.

Humphreys F. J., Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena. Amsterdam: Elsevier, 2012. 704 p.

Горелик С. С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: МИСиС, 2005. 432 с.

Quelennec X., Jonas J. Simulation of austenite flow curves under industrial rolling conditions using a physical dynamic recrystallization model // ISIJ international. 2012. V. 52, Is. 6. P. 1145 – 1152.

Morozova A., Dolzhenko A., Odnobokova M. et al. Annealing behavior and kinetics of primary recrystallization of copper // Defect Diffus. Forum. 2018. V. 385. P. 343 – 348.

Kuo C. M., Lin C. S. Static recovery activation energy of pure copper at room temperature // Scripta Materialia. 2007. V. 57, Is. 8. P. 667 – 670

Pa M., Ferry M., Chandra T. Five decades of the Zener equation // ISIJ international. 1998. V. 38, Is. 9. P. 913 – 924.

Morozova A., Belyakov A., Kaibyshev R. Effect of annealing treatment on ECAP structure in Cu – Cr – Zr bronze // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1909, Is. 1. Art. 020142.

Taylor J. W. Dislocation dynamics and dynamic yielding // J. Appl. Phys. 1965. V. 36, Is. 10. P. 3146 – 3150.

Harrell T. J., Topping T. D., Wen H. et al. Microstructure and strengthening mechanisms in an ultrafine grained Al – Mg – Sc alloy produced by powder metallurgy // Metall. Mater. Trans. A. 2014. V. 45. P. 6329 – 6343.

Schneibel J. H., Heilmaier M. Hall–Petch breakdown at elevated temperatures // Mater. Trans. 2014. V. 55, Is. 1. P. 44 – 51.

Russell K. C., Brown L. M. A dispersion strengthening model based on differing elastic moduli applied to the iron-copper system // Acta Metallurgica. 1972. V. 20, Is. 7. P. 969 – 974.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.6.24-36

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024