Влияние деформации при криогенной или комнатной температуре с последующим отжигом на структуру и свойства меди и ее сплавов Cu–3Pd и Cu–3Pd–3Ag (at. %)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Сплавы системы Cu–Pd и Cu–Pd–Ag, благодаря малому электросопротивлению, могут найти применение в качестве коррозионностойких проводников слабых электрических сигналов. Работа посвящена сопоставлению структуры и физико-механических свойств Cu, сплавов Cu–3Pd и Cu–3Pd–3Ag (ат. %) после деформации при комнатной или криогенной температуре и последующих отжигов. Исследованы образцы, находящиеся в различных исходных состояниях: закаленном, деформированном при комнатной и криогенной температурах. Для изучения процессов перестройки структуры и эволюции свойств проводили отжиги в интервале температур от 100 до 450 °C с последующим охлаждением в воде. Продолжительность термообработок составила 1 ч. Зависимости предела текучести и удлинения до разрушения от температуры отжига показали, что криодеформация существенно повышает термическую стабильность структуры как чистой меди, так и тройного сплава Cu–3Pd–3Ag. По температурной зависимости удельного электросопротивления деформированного сплава Cu–3Pd–3Ag при нагреве со скоростью 120 град/ч установлено, что вызванное рекристаллизацией снижение электросопротивления начинается выше 300 °C. Зависимости удельного электросопротивления от истинной деформации показали, что механизмы перестройки структуры в ходе деформации у чистой меди и сплава Cu–3Pd–3Ag различны. По результатам математической обработки пиков на дифрактограммах установлено, что в сплаве Cu–3Pd–3Ag после криодеформации и отжига возникают две фазы, одна из которых обогащена серебром, а другая обеднена. Показано, что при отжиге деформированного (особенно после криодеформации) сплава Сu–3Pd–3Ag наблюдается аномальное повышение прочностных свойств. Обнаружено, что легирование меди палладием и серебром приводит к повышению температуры рекристаллизации. Таким образом, сплавы меди с малыми добавками палладия и серебра представляют очевидный интерес для практических приложений, так как имеют повышенные прочностные свойства, удовлетворительную электропроводность и более высокую температуру рекристаллизации по сравнению с чистой медью.

Об авторах

Оксана Сергеевна Новикова

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Автор, ответственный за переписку.
Email: novikova@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0003-0474-8991

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории прочности

Россия

Алина Евгеньевна Костина

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Email: kostina_a@imp.uran.ru

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории прочности

Россия

Юрий Александрович Саламатов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Email: salamatov@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-3857-2392

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории нейтронно-синхротронных исследований наноструктур

Россия

Дмитрий Александрович Згибнев

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН, Екатеринбург;
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

Email: ske4study@gmail.com

студент, лаборант лаборатории прочности

Россия

Алексей Юрьевич Волков

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН, Екатеринбург

Email: volkov@imp.uran.ru
ORCID iD: 0000-0002-0636-6623

доктор технических наук, заведующий лабораторией прочности

Россия

Список литературы

  1. Дерягина И.Л., Попова Е.Н., Валова-Захаревская Е.Г., Патраков Е.И. Структура и термическая стабильность высокопрочного нанокомпозита Cu-18Nb в зависимости от степени деформации // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119. № 1. С. 99–108. doi: 10.7868/S0015323018010126.
  2. Чжиган Ч., Цзюньвэй Л., Шицянь Л., Янни С., Юань М. Механизмы высокотемпературной деформации сплава Cu-Be в высокоупругом отожженном состоянии // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119. № 1. С. 73–80. doi: 10.7868/S0015323018010096.
  3. Valiev R.Z., Straumal B., Langdon T.G. Using severe plastic deformation to produce nanostructured materials with superior properties // Annual Review of Materials Research. 2022. Vol. 52. P. 357–382. doi: 10.1146/annurev-matsci-081720-123248.
  4. Zhang Zh., Ru Ya., Zuo T.T., Xue J., Wu Y., Gao Z., Liu Y., Xiao L. Achieving High Strength and High Conductivity of Cu-6 wt%Ag Sheets by Controlling the Aging Cooling Rate // Materials. 2023. Vol. 16. № 10. Article number 3632. doi: 10.3390/ma16103632.
  5. Gubicza J., Hegedus Z., Labar J.L., Kauffmann A., Freudenberger J., Subramanya Sarma V. Solute redistribution during annealing of a cold rolled Cu–Ag alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 623. P. 96–103. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.10.093.
  6. Bonvalet M., Sauvage X., Blavette D. Intragranular nucleation of tetrahedral precipitates and discontinuous precipitation in Cu-5wt%Ag // Acta Materialia. 2019. Vol. 164. P. 454–463. doi: 10.1016/j.actamat.2018.10.055.
  7. Sitarama Raju K., Subramanya Sarma V., Kauffmann A., Hegedus Z., Gubicza J., Peterlechner M., Freudenberger J., Wilde G. High strength and ductile ultrafine grained Cu–Ag alloy through bimodal grain size, dislocation density and solute distribution // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. № 1. P. 228–238. doi: 10.1016/j.actamat.2012.09.053.
  8. Конькова Т.Н., Миронов С.Ю., Даниленко В.Н., Корзников А.В. Влияние низкотемпературной прокатки на структуру меди // Физика металлов и металловедение. 2010. Т. 110. № 4. С. 336–348. doi: 10.1134/S0031918X10100029.
  9. Guo S., Liu S., Liu J., Gao Z., Liu Z. Investigation on Strength, Ductility and Electrical Conductivity of Cu-4Ag Alloy Prepared by Cryorolling and Subsequent Annealing Process // Journal of Materials Engineering and Performance. 2019. Vol. 28. P. 6809–6815. doi: 10.1007/s11665-019-04448-7.
  10. Wu X., Wang R., Peng C., Zeng J. Ultrafine grained Cu–3Ag-xZr (x = 0.5, 1.0 wt%) alloys with high strength and good ductility fabricated through rapid solidification and cryorolling // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 778. Article number 139095. doi: 10.1016/j.msea.2020.139095.
  11. Wang W., Chen Z.-N., Guo E.-Y., Kang H.-J., Liu Y., Zou C.-L., Li R.-G., Yin G.-M., Wang T.-W. Influence of Cryorolling on the Precipitation of Cu-Ni-Si Alloys: An In Situ X-ray Diffraction Study // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2018. Vol. 31. P. 1089–1097. doi: 10.1007/s40195-018-0781-x.
  12. Kauffmann A., Geissler D., Freudenberger J. Thermal stability of electrical and mechanical properties of cryo-drawn Cu and CuZr wires // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 651. P. 567–573. doi: 10.1016/j.msea.2015.10.119.
  13. Strzepek P., Mamala A., Zasadzinska M., Franczak K., Jurkiewicz B. Research on the drawing process of Cu and CuZn wires obtained in the cryogenic conditions // Cryogenics. 2019. Vol. 100. P. 11–17. doi: 10.1016/j.cryogenics.2019.03.007.
  14. Xu H., Qin I., Clauberg H., Chylak B., Acoff V.L. Behavior of palladium and its impact on intermetallic growth in palladium-coated Cu wire bonding // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. № 1. Р. 79–88. doi: 10.1016/j.actamat.2012.09.030.
  15. Волков А.Ю., Новикова О.С., Костина А.Е., Антонов Б.Д. Изменение электрических и механических свойств меди при легировании палладием // Физика металлов и металловедение. 2016. Т. 117. № 9. С. 977–986. doi: 10.7868/S0015323016070172.
  16. An B., Niu R., Xin Y., Starch W.L., Xiang Z., Su Y., Goddard R.E., Lu J., Siegrist T.M., Wang E., Han K. Suppression of discontinuous precipitation and strength improvement by Sc doping in Cu-6 wt%Ag alloys // Journal of Materials Science and Technology. 2022. Vol. 135. P. 80–96. doi: 10.1016/j.jmst.2022.06.043.
  17. Iwamoto C., Adachi N., Watanabe F., Koitabash R. Microstructure Evolution in Cu-Pd-Ag Alloy Wires During Heat Treatment // Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. Vol. 49. P. 4947–4955. doi: 10.1007/s11661-018-4800-3.
  18. Novikova O.S., Volkova E.G., Glukhov A.V., Antonova O.V., Kostina A.E., Antonov B.D., Volkov A.Yu. Evolution of the microstructure, electrical resistivity and microhardness during atomic ordering of cryogenically deformed Cu-47at.%Pd alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2020. Vol. 838. Article number 155591. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155591.
  19. Williamson G.K., Hall W.H. X-ray line broadening from filed aluminum and wolfram // Acta Metallurgica. 1953. Vol. 1. № 1. P. 22–31. doi: 10.1016/0001-6160(53)90006-6.
  20. Tikhonov A.N., Arsenin V.Y. Solution of Ill-Posed Problems. Washington: Harper and Brace, 1977. 258 p.
  21. Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Хомская И.В., Шорохов Е.В. Структурные превращения в меди при высокоскоростной деформации, происходящей при схождении массивной цилиндрической оболочки под действием взрыва // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 5. С. 494–500. doi: 10.31857/S0015323020050150.
  22. Volkova E.G., Novikova O.S., Kostina A.E., Glukhov A.V., Volkov A.Yu. Structure and properties of Cu-based alloys diluted by Pd and Ag // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 1008. P. 12026–12030. doi: 10.1088/1757-899X/1008/1/012026.
  23. Gong Y.I., Ren S.Y., Zeng S.D., Zhy X.K. Unusual hardening behavior in heavily cryo-rolled Cu-Al-Zn alloys during annealing treatment // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 659. P. 165–171. doi: 10.1016/j.msea.2016.02.060.
  24. Xin Y., Zhou X., Chen H., Nie J.-F., Zhang H., Zhang Y., Liu Q. Annealing hardening in detwinning deformation of Mg–3Al–1Zn alloy // Materials Science and Engineering: A. 2014. Vol. 594. P. 287–291. doi: 10.1016/j.msea.2013.11.080.
  25. Subramanian P.R., Laughlin D.E. Cu-Pd (Copper-Palladium) // Journal of Phase Equilibria. 1991. Vol. 12. № 2. P. 231–243. doi: 10.1007/BF02645723.
  26. Gong X., Wei B., Teng J., Wang Z., Li Yu. Regulating the oxidation resistance of Cu-5Ag alloy by heat treatment // Corrosion Science. 2021. Vol. 190. Article number 109686. doi: 10.1016/j.corsci.2021.109686.
  27. Straumal B.B., Kilmametov A.R., Baretzkyet B., Kogtenkova O.A., Straumal P.B., Litynska-Dobrzynska L., Chulist R., Korneva A., Zieva P. High pressure torsion of Cu-Ag and Cu-Sn alloys: Limits for solubility and dissolution // Acta Materialia. 2020. Vol. 195. P. 184–198. doi: 10.1016/j.actamat.2020.05.055.
  28. Сюткин Н.Н., Ивченко В.А., Телегин А.Б., Волков А.Ю. Полевая эмиссионная микроскопия ранних стадий упорядочения и распада сплава палладий-медь-серебро // Физика металлов и металловедение. 1986. Т. 62. № 5. С. 965–969.
  29. Шашков О.Д., Сюткина В.И., Суханов В.Д. Зарождение выделяющейся фазы на периодических антифазных границах // Физика металлов и металловедение. 1976. Т. 41. № 6. С. 1280–1287.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах