Влияние кристаллографической текстуры на прочность и электропроводность ультрамелкозернистой меди
- Авторы: Таров Д.В.1, Нестеров К.М.1, Исламгалиев Р.К.1, Корзникова Е.А.1
-
Учреждения:
- Уфимский университет науки и технологий
- Выпуск: № 1 (2025)
- Страницы: 81-91
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/1028
- DOI: https://doi.org/10.18323/2782-4039-2025-1-71-7
- ID: 1028
Цитировать
Аннотация
Работа посвящена исследованию влияния равноканального углового прессования (РКУП) на структуру, кристаллографическую текстуру, механические свойства и электропроводность меди марки М1 (иностранный аналог – Cu-ETP), а также зависимости этих характеристик от ориентации направления измерения относительно поперечного сечения (от −45 до 90°). Исследованы удельная электропроводность и прочностные характеристики материала в состоянии поставки (горячекатаного) и влияние отжига при температуре 450 °C исходного образца. Проведены механические испытания на одноосное растяжение, исследование микротвердости по методу Виккерса и исследование удельной электропроводности, основанное на измерении параметров вихревого поля, возбуждаемого в поверхностных слоях тела. Установлено, что обработка РКУП приводит к значительному увеличению предела прочности до 425 МПа по сравнению с исходным состоянием 300 МПа. Максимальный предел прочности 425 МПа достигается при углах ориентаций относительно поперечного сечения РКУП −45°. Существенный разброс в повышении микротвердости до значений 1364–1405 МПа, предела прочности до 350–425 МПа и электропроводности до 101,4–102,4 % IACS является следствием выбранных направлений вырезки образцов относительно оси РКУП. Это свидетельствует о зависимости не только механических, но и электрических свойств ультрамелкозернистых образцов от ориентации кристаллографической текстуры. Наиболее оптимальной кристаллографической ориентировкой обладает образец меди марки М1, подвергнутый РКУП с углом реза, отступающим от поперечного сечения РКУП образца на 7,5°. В данном случае значения микротвердости и электропроводности достигали 1405 МПа и 102,4 % IACS соответственно.
Об авторах
Данила Владимирович Таров
Уфимский университет науки и технологий
Автор, ответственный за переписку.
Email: tarovdv@gmail.com
студент кафедры материаловедения и физики металлов
Россия, 450076, Россия, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32Константин Михайлович Нестеров
Уфимский университет науки и технологий
Email: kmnesterov@mail.ru
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры материаловедения и физики металлов
Россия, 450076, Россия, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32Ринат Кадыханович Исламгалиев
Уфимский университет науки и технологий
Email: rinatis@mail.ru
доктор физико-математических наук, профессор кафедры материаловедения и физики металлов
Россия, 450076, Россия, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32Елена Александровна Корзникова
Уфимский университет науки и технологий
Email: elena.a.korznikova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5975-4849
доктор физико-математических наук, профессор кафедры материаловедения и физики металлов
Россия, 450076, Россия, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32Список литературы
- Murashkin M.Y., Sabirov I., Sauvage X., Valiev R.Z. Nanostructured Al and Cu alloys with superior strength and electrical conductivity // Journal of Materials Science. 2016. Vol. 51. P. 33–49. doi: 10.1007/s10853-015-9354-9.
- Fu Qianqian, Li Bing, Gao Minqiang, Fu Ying, Yu Rongzhou, Wang Changfeng, Guan Renguo. Quantitative mechanisms behind the high strength and electrical conductivity of Cu-Te alloy manufactured by continuous extrusion // Journal of Materials Science & Technology. 2022. Vol. 121. P. 9–18. doi: 10.1016/j.jmst.2021.12.046.
- Fan G.J., Choo H., Liaw P.K., Lavernia E.J. Plastic deformation and fracture of ultrafine-grained Al–Mg alloys with a bimodal grain size distribution // Acta Materialia. 2006. Vol. 54. № 7. P. 1759–1766. doi: 10.1016/j.actamat.2005.11.044.
- Cui Lang, Shao Shengmin, Wang Haitao, Zhang Guoqing, Zhao Zejia, Zhao Chunyang. Recent Advances in the Equal Channel Angular Pressing of Metallic Materials // Processes. 2022. Vol. 10. № 11. Article number 2181. doi: 10.3390/pr10112181.
- Mao Qingzhong, Zhang Yusheng, Guo Yazhou, Zhao Yonghao. Enhanced electrical conductivity and mechanical properties in thermally stable fine-grained copper wire // Communications Materials. 2021. № 2. Article number 46. doi: 10.1038/s43246-021-00150-1.
- Damavandi E., Nourouzi S., Rabiee S.M., Jamaati R., Szpunar J.A. Effect of route BC-ECAP on microstructural evolution and mechanical properties of Al–Si–Cu alloy // Journal of Materials Science. 2021. Vol. 56. P. 3535–3550. doi: 10.1007/s10853-020-05479-5.
- Beyerlein I.J., Toth L.S. Texture evolution in equal-channel angular extrusion // Progress in Materials Science. 2009. Vol. 54. № 4. P. 427–510. doi: 10.1016/j.pmatsci.2009.01.001.
- Alateyah A.I., Ahmed M.M.Z., Zedan Y., El-Hafez H.A., Alawad M.O., El-Garaihy W.H. Experimental and Numerical Investigation of the ECAP Processed Copper: Microstructural Evolution, Crystallographic Texture and Hardness Homogeneity // Metals. 2021. Vol. 11. № 4. Article number 607. doi: 10.3390/met11040607.
- Chen Jianqing, Su Yehan, Zhang Qiyu, Sun Jiapeng, Yang Donghui, Jiang Jinghua, Song Dan, Ma Aibin. Enhancement of strength-ductility synergy in ultrafine-grained Cu-Zn alloy prepared by ECAP and subsequent annealing // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 17. № 2. P. 433–440. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.01.026.
- Wang Y.M., Ma E. Three strategies to achieve uniform tensile deformation in a nanostructured metal // Acta Materialia. 2004. Vol. 52. № 6. P. 1699–1709. doi: 10.1016/j.actamat.2003.12.022.
- Zhao Yong-Hao, Bingert J.F., Liao Xiao-Zhou et al. Simultaneously increasing the ductility and strength of ultrafine-grained pure copper // Advanced Materials. 2006. Vol. 18. № 22. P. 2949–2953. doi: 10.1002/adma.200601472.
- Sanders P.G., Eastman J.A., Weertman J.R. Elastic and tensile behavior of nanocrystalline copper and palladium // Acta Materialia. 1997. Vol. 45. № 10. P. 4019–4025. doi: 10.1016/S1359-6454(97)00092-X.
- Fu H.H., Benson D.J., Meyers M.A. Analytical and computational description of effect of grain size on yield stress of metals // Acta Materialia. 2001. Vol. 49. № 13. P. 2567–2582. doi: 10.1016/S1359-6454(01)00062-3.
- Lu Lei, Shen Yongfeng, Chen Xianhua, Qian Lihua, Lu K. Ultrahigh strength and high electrical conductivity in copper // Science. 2004. Vol. 304. № 5669. P. 422–426. doi: 10.1126/science.1092905.
- Islamgaliev R.K., Nesterov K.M., Bourgon J., Champion Y., Valiev R.Z. Nanostructured Cu-Cr alloy with high strength and electrical conductivity // Journal of Applied Physics. 2014. Vol. 115. № 19. Article number 194301. doi: 10.1063/1.4874655.
- Dalla Torre F., Lapovok R., Sandlin J., Thomson P.F., Davies C.H.J., Pereloma E.V. Microstructures and properties of copper processed by equal channel extrusion for 1-16 passes // Acta Materialia. 2004. Vol. 52. № 16. P. 4819–4832. doi: 10.1016/j.actamat.2004.06.040.
- Sarada B.V., Pavithra Ch.L.P., Ramakrishna M., Rao T.N., Sundararajan G. Highly (111) textured copper foils with high hardness and high electrical conductivity by pulse reverse electrodeposition // Electrochemical and Solid-State Letters. 2010. Vol. 13. № 6. P. D40–D42. doi: 10.1149/1.3358145.
- Takata N., Lee Seong-Hee, Tsuji N. Ultrafine grained copper alloy sheets having both high strength and high electric conductivity // Materials Letters. 2009. Vol. 63. № 21. P. 1757–1760. doi: 10.1016/j.matlet.2009.05.021.
- Hanazaki K., Shigeiri N., Tsuji N. Change in microstructures and mechanical properties during deep wire drawing of copper // Materials Science and Engineering: A. 2010. Vol. 527. № 21-22. P. 5699–5707. doi: 10.1016/j.msea.2010.05.057.
- Skrotzki W., Tränkner C., Chulist R., Beausir B., Suwas S., Tóth L.S. Texture heterogeneity in ECAP deformed copper // Solid State Phenomena. 2010. Vol. 160. P. 47–54. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/SSP.160.47' target='_blank'>www.scientific.net/SSP.160.47.
- Guo Tingbiao, Wei Shiru, Wang Chen, Li Qi, Jia Zhi. Texture evolution and strengthening mechanism of single crystal copper during ECAP // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 759. P. 97–104. doi: 10.1016/j.msea.2019.05.042.
Дополнительные файлы
