Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Мелехин Н.В., Смирнова Е.С., Лопатин Ю.Г., Пискунов А.В., Копылов В.И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕДНЫХ СПЛАВОВ

Научно-исследовательский физико-технический институт Нижегородского госу- дарственного университета им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород [e-mail]

В работе описаны результаты исследований термической стабильности зе- ренной структуры, а также особенности изменений прочности и удельного элек- тросопротивления (УЭС) при отжиге субмикрокристаллических (СМК) сплавов систем Cu–Cr и Cu–Cr–Zr, структура которых сформирована методом равнока- нального углового прессования (РКУП). Изучено влияние легирующих элементов и частиц второй фазы на термическую стабильность СМК сплавов системы Cu–Cr. Исследовано влияние малых добавок хрома на температуру рекристаллизации и термическую стабильность механических свойств СМК бронз. На основе анализа данных по прочности и УЭС рассчитаны зависимости размера и объемной доли дисперсных частиц второй фазы от температуры и времени отжига СМК бронз различного состава. Показано, что процессы выделения и роста частиц второй фа- зы в СМК сплавах контролируются диффузией по ядрам дислокаций и неравновес- ным границам зерен.

Предложена модель распада твердого раствора в СМК сплавах, в рамках ко- торой описаны закономерности изменения объемной доли и размера выделяющих- ся частиц в зависимости от степени пересыщения твердого раствора, а также тем- пературы и времени отжига. Описаны закономерности распада твердого раствора в случае гомогенного (выделение и рост частиц в объеме зерен) и гетерогенного ме- ханизмов (выделение и рост частиц на дислокациях и на границах зерен) как в ус- ловиях стабильной микроструктуры, так и в случае параллельного протекания процессов возврата и рекристаллизации.

Предложена модель расчета температуры рекристаллизации в СМК сплавах, в рамках которой предполагается, что температура рекристаллизации контролиру- ется скоростью роста дисперсных частиц в объеме и по неравновесным границам зерен СМК сплавов. Получены выражения, описывающие зависимость температу- ры рекристаллизации от времени отжига, размера зерна, диффузионных свойств границ зерен, размера, объемной доли и характера пространственного распределе- ния нанодисперсных частиц второй фазы, а также от термодинамических и кри- сталлографических параметров сплава.

На основе моделей рассчитаны оптимальные режимы низкотемпературной термической обработки, обеспечивающие решение задачи создания СМК медного сплава с одновременно повышенными характеристиками прочности и проводимо- сти. Эффективность разработанных моделей продемонстрирована на примере СМК сплава Cu–0.8Cr–0.05Zr, в котором обеспечена повышенная твердость (220–225 H v), электропроводность (УЭС не менее 80% от УЭС чистой меди) и термическая стабильность (температура разупрочнения более 450 оС).

Авторы благодарят за поддержку ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» и ФЦП «Исследования и разработки по при- оритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007- 2013 годы».

Дата добавления: 2017-01-14