РАВНОКОНАЛЬНОЕ УГЛОВОЕ ПРЕССОВАНИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА НА ОСНОВЕ МЕДИ Емельянова М.А.,Тарасов П.П.

Северо-восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова


Номер: 4-3
Год: 2014
Страницы: 76-79
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

медь, алюминий, сплав, спекание, равноканальное угловое прессование, разрушение, структура, излом, copper, aluminum, alloy, sintering, equal channel angular pressing, destruction, structure, fissure

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Рассмотрены вопросы упрочнения сплава «медь-алюминий» (алюминиевой бронзы) равноканальным угловым прессованием (РКУП). Исследовано влияние температуры спекания, концентрации вводимой добавки и интенсивной деформации на механические свойства системы «медь-алюминий».

Текст научной статьи

Среди существующих в настоящее время методов упрочнения и обеспечения хладостойкости металлических материалов перспективным направлением исследований является повышение прочностных и пластических свойств металлических материалов путем создания субмикро (СМК)- и нанокристаллического (НК) строения интенсивной пластической деформацией (ИПД) [1-5]. Одними из методов ИПД, позволяющими получить металлы и сплавы с субмикрокристаллической и наноструктурой, являются кручение под гидротатичеким давлением (КГД) и равноканальное угловое прессование (РКУП): для низкоуглеродистых сталей после КГД возможно получение НК структуры с размером зерна 60-80 нм и СМК структуры с размером зерна 200-300 нм после РКУП [4]. РКУП приводит к существенному повышению прочности стали по сравнению с исходным состоянием: предел прочности повышается почти в 3, а предел текучести - в 4 раза, однако, при этом снижаются характеристики пластичности. Материал и методика проведения исследований. Образцы изготавливались на основе порошка меди марки ПМС-1 и алюминия марки АСД-1 с дисперсностью менее 50 мкм. Весовое соотношение порошков подбиралось таким образом, чтобы максимально повысить пластичность сплава и обеспечить целостность заготовки при РКУП. Состав смеси, и температура спекания представлены в таблице 1. Таблица 1 Состав системы и твердость спеченного сплава в зависимости от концентрации алюминия № Содержание Al, ат. % Температура спекания, К Масса навески, г Масса образца после брикетирования, г Масса образца после спекания, г Твердость по Роквеллу (шкала HR15W) 1 10 1033 27,243 26,755 26,730 39,84 2 10 1073 27,243 26,735 26,705 46,49 3 7,5 1073 27,937 27,520 27,475 40,69 4 7,5 1073 27,937 27,575 27,545 40,22 5 5 1073 28,645 28,360 28,320 33,43 6 5 1073 28,645 28,350 28,310 34,77 Порошки смешивались в заданном весовом соотношении в шаровой мельнице в течение 2-х часов. Брикетирование навесок производилось в пресс-форме с выемкой в виде образца-лопатки, позволяющей осуществлять двухстороннее прессование. Для предотвращения налипания прессуемых смесей на стенки пресс-формы, перед засыпкой смеси на рабочие поверхности пуансона и матрицы наносился тонкий слой вакуумного масла ВМ-1. Прессование осуществлялось на гидравлическом прессе ИП-500 с электроприводом. Спекание проводилось в вакуумной электропечи СНВЭ 1.3.1/16ИЗ. Спекание образцов осуществлялось при вакууме 1,33×10-1 мм. рт. ст. и продолжительности 1 ч с остыванием на воздухе. РКУП спеченных заготовок осуществлялся в специальной оснастке с диаметром каналов 8 мм и угле их пересечения 90°. Механические испытания образцов (рис. 1) на одноосное растяжение осуществлялись на универсальной испытательной машине «Инстрон-1195» при скорости нагружения 3,33×10-5 м×c-1. Твердость по Роквеллу определяли с помощью твердомера «LR-100 LEGO», а микротвердость на микротвердомере «LM-700». Рис. 1. Образцы до и после испытаний на разрыв Результаты исследований и их обсуждение Механические характеристики исследованного сплава представлены в таблице 2. Как видно из таблиц 1 и 2, при увеличении концентрации Al твердость по шкале Таблица 2 Механические свойства медь - алюминиевого сплава Содержание Al, ат. % Температура спекания, К Спеченный сплав Сплав после РКУП s0.2, Мпа sВ, Мпа d, % s0.2, Мпа sВ, Мпа d, % 10 1033 45,5 83,7 0,85 - - - 10 1073 44,3 94,5 1,07 56,9 107,4 0,14 7,5 1073 49,5 85,3 1,45 52,3 97,1 0,79 5 1073 28,3 67,4 1,7 40,8 80,3 1,26 Твердость по шкале HR15W и прочность повышаются, но пластичность падает. Так, твердость прессовки с составом Cu-10 ат.% Al, 1033 К на 17 % выше, чем прессовки Cu-5 ат.% Al, 1073 К, а при Cu-10 ат.% Al, 1073 К на 36 %, кроме того при Cu-7,5 ат.% Al, 1073 К на 19 %. Прочность сплава повысилась на 61 - 24 % (s0.2 - sВ), 57 - 40 % и 75 - 27 %, соответственно. При одной и той же концентрации Al 10 ат. % образец, спеченный при температуре 10730К, имеет более высокие показатели предела прочности и относительного удлинения. Уменьшение содержания Al приводит к увеличению пластичности сплава. РКУП приводит к повышению прочностных характеристик сплава для всех рассмотренных случаев содержания Al. Так, в результате РКУП степень повышения предела текучести до 1,44 раза, а предела прочности до 1,19 раз. При меньшей концентрации Al (5 %) темп роста прочности сплава выше, чем при 10 % Al.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.