Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование структуры, прочности и электропроводности ультрамелкозернистых хром - циркониевых бронз с разным соотношением легирующих элементов

Фамилия
Мусин
Имя
Аскар
Отчество
Фанилевич
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Металловедения и физики прочности
Академическая группа
МФ-14-1
Научный руководитель
д.т.н., проф. Добаткин С.В.; Шаньгина Д.В.
Название тезиса
Исследование структуры, прочности и электропроводности ультрамелкозернистых хром - циркониевых бронз с разным соотношением легирующих элементов
Тезис

В рамках проекта было проведено исследование сплавов Cu-0,1%Cr-0,06%Zr, Cu-0,5%Cr-0,08%Zr, Cu-1%Cr-0,1%Zr и Cu-0,3%Cr-0,5%Zr (масс. %). Образцы диаметром 10 мм и толщиной 0,6 мм после закалки деформировали кручением под высоким давлением (КВД) при комнатной температуре под давлением 4 ГПа при N=5 оборотах.

Показано, что КВД приводит к существенному упрочнению исследуемых сплавов в среднем в 2,4 раза по сравнению с исходным состоянием. Последующее старение в диапазоне температур 350-450 ºС позволяет дополнительно повысить прочность при одновременном повышении электропроводности за счет выделения дисперсных частиц Cr и Cu5Zr.

Наименьшая микротвердость (1,7 ГПа), а также степень упрочнения при старении после КВД были показаны в сплаве Cu-0,1%Cr-0,06%Zr, что обусловлено недостаточным содержанием легирующих элементов в данной бронзе. Максимальная прочность получена в сплаве содержащем 0,5 %Zr – 2,1 ГПа, в то время, как микротвердости сплавов Cu-0,5%Cr-0,08%Zr и Cu-1%Cr-0,1%Zr практически одинаковы. Отсюда можно заключить, что легирование Cr в концентрациях, превышающих предельную растворимость не приводит к изменению свойств сплава после КВД.

Поведение сплава Cu-0,3%Cr-0,5%Zr при нагреве существенно отличается. Упрочнение в процессе старения в данном случае максимально среди всех рассмотренных случаев. Можно заключить, что легирование Zr выше предельной растворимости эффективно для формирования высокой прочности в низколегированных сплавах системы Cu-Cr-Zr.

Наилучшие свойства были получены в сплавах Cu-0,3%Cr-0,5%Zr и Cu-0,5%Cr-0,08%Zr, обработанных по режиму: закалка + КВД + старение при температуре 450 °С в течение 1 часа (HV = 2,7 ГПа, 63%IACS и HV = 2,31 ГПа, 74%IACS).

Было проведено исследование структуры указанных сплавов после КВД, а также дополнительного старения. В сплаве Сu-0,5%Cr-0,08%Zr КВД приводит к формированию УМЗ структуры с размером зерна 183 нм. После старения при температуре 450 °С размер зерна увеличивается до 262 нм. При увеличении содержания Zr в сплаве до 0,5% средний размер зерна после КВД уменьшается до 113 нм. Причем стабильность структуры при нагреве выше, чем в предыдущем сплаве: после старения при 450 °С размер зерна изменяется в гораздо меньшей степени (до 131 нм).