CC BY
2ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ ХРОМОМ И ЦИРКОНИЕМ НА ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ МЕДИ С
СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ Хомская И.В. 1 , Зельдович В.И. 1, Абдуллина Д.Н. 1, Шорохов Е.В.2
1 Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия 2Российский федеральный ядерный центр - ВНИИ технической физики им. акад. Е.И. Забабахина, г. Снежинск, Россия кИотякауаЩтр. игап. ги
Исследованы особенности формирования субмикрокристаллической (СМК) структуры и свойств дисперсионно-твердеющих сплавов на основе систем Си-2г, Си-Сг и Си-Сг-2г,, легированных микродобавками (0.04-0.20%) 2г и (0.09-0.22%) Сг при высокоскоростной (105 с-1) деформации методом динамического канально-углового прессования (ДКУП) и последующем старении. Определено, что структу-рообразование при ДКУП происходит за счет процессов фрагментации, динамической полигонизации и частичного деформационного старения с выделением нано-размерных (~5 нм) частиц вторых фаз. Показана определяющая роль легирования 2г в повышении термической стабильности СМК сплавов при нагреве до 450-500°С. На примере сплавов Cu-0.06%Zr и Си-0.21%Сг-0.20%2г с исходной закаленной крупнокристаллической (КК) структурой определено, что распад пересыщенного твердого раствора циркония в меди происходит в две стадии. Первая стадия - выделение частиц метастабильной медно-циркониевой фазы в виде тонких дисков. Кристаллическая структура частиц близка к структуре медной матрицы. На втором этапе образуются частицы фазы Cu5Zr в форме стержней. Установлена последовательность процессов распада а-твердого раствора на основе меди с выделением наноразмер-ных частиц вторых фаз и рекристаллизации. Показано, что роль 2г обусловлена выделением наночастиц фазы Сш2г в процессе ДКУП и последующего отжига на дислокациях и субграницах, их закреплением и уменьшением подвижности, в результате чего замедляется процесс образования центров рекристаллизации, требующий перестройки дислокационной структуры. Установлено, что в сплавах Си-Сг-2г в результате комбинированной обработки: ДКУП+старение при 400-450°С можно получить СМК структуру, наноструктурированную частицами вторых фаз, с повышенной прочностью: предел текучести в 4.9 раза, предел прочности - в 2.7 раза выше по сравнению с исходным КК состоянием, при сохранении удовлетворительной пластичности. На примере Си-0.14%Сг-0.04%2г и Си-0.21%Сг-0.20%2г сплавов с СМК структурой показано, что электропроводность увеличивается в 2 и 2.7 раза, соответственно. Существенное снижение концентрации легирующих элементов Сг (от 0.21 до 0.14%) и 2г (от 0.20 до 0.04%) не приводит к понижению прочностных свойств и электропроводности сплавов.
Определено, что экономно легированные сплавы обладают повышенной способностью к упрочнению методами ДКУП, последующего старения и ИПД трением скольжения. Так комбинированная обработка: ДКУП + старение при 400°С + ИПД трением приводит к формированию в тонком поверхностном слое СМК сплава Си-0.09%Сг-0.08%2г нанокристаллической структуры (с размером зерна 30-50 нм). При этом микротвердость сплава увеличивается до 3350 МПа, что в 5 раз превышает его микротвердость в исходном КК состоянии. Интенсивность изнашивания образцов с СМК структурой, полученной при ДКУП, понижается в 1.4 раза по сравнению с КК состоянием.
Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки по теме «Структура» № 122021000033-2.
