Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании

Изучены физико-механические свойства композитного медного сплава, подвергнутого винтовому прессованию (ВП) в двух структурных состояниях: отожженном и состаренном. Показано, что в состаренном материале частицы второй фазы являются стопорами для движения дислокаций. Это приводит к быстрому упрочнению...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Физика и техника высоких давлений
Date:	2004
Main Authors:	Варюхин, В.Н., Пашинская, Е.Г., Белоусов, Н.Н., Ткаченко, В.М.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2004
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168085
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко // Физика и техника высоких давлений. — 2004. — Т. 14, № 3. — С. 74-81. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860130448162684928
author	Варюхин, В.Н. Пашинская, Е.Г. Белоусов, Н.Н. Ткаченко, В.М.
author_facet	Варюхин, В.Н. Пашинская, Е.Г. Белоусов, Н.Н. Ткаченко, В.М.
citation_txt	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко // Физика и техника высоких давлений. — 2004. — Т. 14, № 3. — С. 74-81. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Физика и техника высоких давлений
description	Изучены физико-механические свойства композитного медного сплава, подвергнутого винтовому прессованию (ВП) в двух структурных состояниях: отожженном и состаренном. Показано, что в состаренном материале частицы второй фазы являются стопорами для движения дислокаций. Это приводит к быстрому упрочнению материала при деформации и снижению его пластичности. Поэтому для получения материала с повышенными значениями прочностных свойств и высоким уровнем пластических характеристик рекомендовано осуществлять ВП на отожженном материале. Physical and mechanical properties of composite copper alloy subjected to twist pressing (TP) in annealed and aged structural states have been studied. In the aged material, the second-phase particles are shown to be stoppers for the motion of dislocations. This results in a quick hardening of the material under deformation and a decrease of its plasticity. It is therefore recommended to use the annealed material for TP to produce highplastic material of improved strength properties.
first_indexed	2025-12-07T17:44:15Z
format	Article
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 74 PACS: 62.20.Fe В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко ВЛИЯНИЕ ИСХОДНОГО СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИТНОГО МЕДНОГО СПЛАВА ПРИ ВИНТОВОМ ПРЕССОВАНИИ Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина Статья поступила в редакцию 31 марта 2004 года Изучены физико-механические свойства композитного медного сплава, подвергну- того винтовому прессованию (ВП) в двух структурных состояниях: отожженном и состаренном. Показано, что в состаренном материале частицы второй фазы являются стопорами для движения дислокаций. Это приводит к быстрому упроч- нению материала при деформации и снижению его пластичности. Поэтому для получения материала с повышенными значениями прочностных свойств и высоким уровнем пластических характеристик рекомендовано осуществлять ВП на ото- жженном материале. Введение В последнее время большое внимание уделяется вопросам изучения структуры и свойств материалов, подвергнутых большим степеням интен- сивной пластической деформации (ИПД). Одним из методов ИПД является метод ВП [1]. Ранее выполненные работы [2,3] показали, что ВП позволяет сформировать особую структуру металла, проявляющую свои характеристи- ки при дальнейшей деформации. Однако большинство работ, посвященных применению ВП, проводились на модельных материалах. Известно [4,5], что деформация многофазных материалов имеет свои особенности, и, следова- тельно, невозможно перенести данные по механизмам деформации, полу- ченные на модельных материалах, на многофазные материалы без дополни- тельных исследований и корректировки, поэтому представляет интерес про- следить изменение физико-механических характеристик многофазных мате- риалов, подвергнутых ВП. Методика эксперимента Исследовали образцы композитного сплава Cu + Cu2O после отжига, ста- рения и ВП. В первом случае образцы отжигали при температуре 650°C в Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 75 течение 2 h и подвергали ВП (ОВП) до степени деформации e = 4.5. Второй вид образцов проходил естественное старение в течение 60 d при комнатной температуре и подвергался ВП (СВП) до e = 3. Физико-механические свой- ства исследовали методом деформации на сжатие в направлениях, парал- лельном (далее «параллельное сжатие») и перпендикулярном (далее «пер- пендикулярное сжатие») относительно оси ВП. Деформацию на сжатие осуществляли на установке 2167Р-50 с компьютерной регистрацией кривых сжатия, с одновременным фиксированием изменений структуры поверхно- сти на цифровую камеру. Методом дюрометрии и оптической микроскопии проводили исследования изменений микротвердости и микроструктуры в параллельном и перпендикулярном сечениях. Результаты эксперимента и их обсуждение Микротвердость Hµ образцов в исходном состоянии в параллельном и перпендикулярном сечениях составляла соответственно 726 и 593 MPa. Для удобства анализа анизотропии значений микротвердости введем коэффици- ент анизотропии kHµ (отношение Hµ в параллельном сечении к Hµ в перпен- дикулярном), характеризующий изменение Hµ в разных сечениях образца. Для исходного материала этот коэффициент равен 1.2. При ВП отожженных и состаренных образцов происходит увеличение значений микротвердости (рис. 1) и появляется небольшая анизотропия свойств, вызванная ВП. В об- разцах после ОВП и СВП наблюдается качественное изменение свойств по сечениям, коэффициент kHµ становится меньше 1. При дальнейшей дефор- мации сжатием этих образцов происходит увеличение микротвердости в па- раллельном сечении и уменьшение в перпендикулярном, причем kHµ стано- Рис. 1. Изменение значений микротвердости композитного медного сплава в па- раллельном ( ) и перпендикулярном ( ) сечениях до сжатия; в параллельном ( ) и перпендикулярном ( ) сечениях при продольном сжатии; в параллельном ( ) и перпендикулярном ( ) сечениях при поперечном сжатии �� 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Старение ОВП СВП H , M P a µ Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 76 вится больше 1. В образцах после ОВП микротвердость в параллельном се- чении растет более интенсивно, чем в образцах после СВП. Такое качест- венное изменение анизотропии свойств при одноосной деформации свиде- тельствует о перестройке структуры, сформированной ВП, при дальнейшей деформации сжатием. Микроструктура образцов, деформированных ВП, характеризуется об- щим измельчением зерен (рис. 2, 3). Для образцов после ОВП коэффициент удлинения зерен kgr (отношение длины зерна к его ширине) в параллельном сечении больше, чем в перпендикулярном (рис. 4). Такая зависимость kgr по сечениям сохраняется и при дальнейшей деформации сжатием. Продольная одноосная деформация вызывает увеличение коэффициента kgr в обоих сече- ниях образцов. При деформации сжатием в направлении, перпендикулярном оси ВП, удлинение формы зерна в поперечном сечении происходит более интенсивно, в результате чего значения коэффициентов kgr в обоих сечениях Рис. 2. Изменение микроструктуры композитного медного сплава по- сле ОВП в зависимости от направ- ления (б − параллельное, в − пер- пендикулярное) деформации сжа- тием; а – без сжатия; масштаб: од- но деление составляет 200 µm а б в Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 77 �� 0 0.5 1 1.5 2 2.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Вид обработки Рис. 4. Изменение коэффициента удлинения зерен kgr медного сплава в параллельном ( ) и перпендикулярном ( ) сечениях при разных видах обработки: отжиг + старение (ОС) (1 − без сжатия, 2 − продольное сжатие, 3 − поперечное сжатие); ОВП (4 − без сжатия, 5 − продольное сжатие, 6 − поперечное сжатие); СВП (7 − без сжатия, 8 − продольное сжатие, 9 − поперечное сжатие) Рис. 3. Изменение микроструктуры композитного медного сплава по- сле СВП в зависимости от направ- ления (б − параллельное, в − пер- пендикулярное) деформации сжа- тием; а – без сжатия; масштаб: од- но деление составляет 200 µm а б k g r в Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 78 становятся практически одинаковыми. В образцах после СВП наблюдается другая зависимость коэффициента kgr – в параллельном сечении он меньше, чем в перпендикулярном. Однако при дальнейшей одноосной деформации эта зависимость становится такой же, как и для образцов после ОВП. При пересчете коэффициента удлинения на единицу деформации kgr/e (рис. 5) видно, что форма зерен после ВП и при дальнейшей одноосной де- формации более интенсивно изменяется на состаренных образцах. �� 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1 2 3 4 5 6 Вид обработки Рис. 5. Расчетные значения kgr/e медного сплава в параллельном ( ) и перпенди- кулярном ( ) сечениях образцов после ОВП без сжатия (1), при продольном сжа- тии (2), при поперечном сжатии (3) и образцов после СВП без сжатия (4), при про- дольном сжатии (5), при поперечном сжатии (6) Исследование физико-механических свойств показало, что на кривых де- формации для всех образцов наблюдаются три стадии: I − легкого скольже- ния; II − быстрого упрочнения; III − динамического отдыха [6]. На рис. 6 приведены диаграммы деформации и фотографии поверхности медного композита. Стадия I характеризуется малым коэффициентом упрочнения. Для образцов после СВП эта стадия короче, что свидетельствует о более вы- соком коэффициенте упрочнения. На исходных образцах она самая длинная, это свидетельствует о достаточно большом количестве свободных дислока- ций. В то же время на образцах после СВП дислокации в основном закреп- лены стопорами. Окончанию легкого скольжения соответствует значитель- ная активность вторичных систем скольжения. Влияние частиц второй фазы проявляется в том, что они препятствуют сдвигу первичной системы. Поэтому группы дислокаций, накапливающихся вокруг этих частиц, вызывают раннюю активность вторичных систем скольжения и переход к стадии ΙΙ пластической деформации. Это стадия бы- строго упрочнения с более крутым наклоном кривой деформации к оси де- формации, которая характеризуется активностью вторичных систем сколь- жения: прямые длинные линии скольжения заменяются более короткими. Длина линий скольжения обратно пропорциональна пластическому сдвигу. Плотность линий сдвига продолжает возрастать. Минимальный предел k g r/e Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 79 Рис. 6. Диаграммы сжатия в перпендикулярном (1) и параллельном (2) направлени- ях: а − ОС; б − ОВП; в − СВП 0.0 0.1 0.2 0.3 0 100 200 300 400 500 600 σ, M Pa ∆l/l0 1 2 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 2 σ, M Pa ∆l/l0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 2 σ , M Pa ∆l/l0 а в б Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 80 текучести σ0.2 был на исходном материале, максимальный − на образцах по- сле ОВП (таблица). Поскольку для образцов после ОВП и СВП степени на- копленной деформации разные, то более корректно рассматривать не σ0.2, а предел текучести, приходящийся на единицу деформации σ0.2/е. В этом слу- чае для образцов после СВП σ0.2/е больше, чем для ОВП, т.е. упрочнение этого материала происходит более интенсивно. Об этом также свидетельст- вует угол наклона кривой деформации образцов после СВП к оси абсцисс. При переходе от стадии II к стадии III наблюдаются следы поперечного скольжения и фрагментация полос скольжения. Таблица Предел текучести композитного медного сплава после различных деформационных обработок Направление при сжатии Вид обработки Суммарная степень деформации, е σ0.2, MPa σ0.2/е, MPa ОС 0.22 120 545 ОВП 4.74 575 121Параллельно оси деформации СВП 3.21 525 164 ОС 0.27 230 851 ОВП 4.77 710 149Перпендикулярно оси деформации СВП 3.27 600 183 Изменения поверхности отожженных и состаренных образцов при одно- осной деформации показывают, что их поведение существенно отличается. Образцы после СВП характеризуются особенностями: в них позже начали работать системы вторичного скольжения и кристаллиты имеют бóльшие размеры. Они отличаются также более высоким σ0.2, что свидетельствует о более низкой пластичности. Кроме того, для этих образцов угол наклона кривой на стадии III имеет меньшее значение, чем для образцов после ОВП, что свидетельствует о большей степени закрепления дислокаций. Выводы Следует отметить, что разница между кривыми сжатия в поперечном и продольном сечениях увеличивается в такой последовательности: исходный образец → СВП → ОВП, что свидетельствует о меньшей анизотропии свойств в разных сечениях для исходных и образцов после СВП. С другой стороны, это говорит о большем вкладе ВП при деформации образцов, имеющих отожженную структуру. Для образцов после ОВП характерны бóльшая пластичность и меньшие размеры кристаллитов, т.е. ВП эффективно для применения к материалам в состоянии после отжига. Процесс старения снижает эффективность обработки. Разница в размерах кристаллитов и микротвердости в разных сечениях при осадке объясняется наследованием структуры после ВП. Физика и техника высоких давлений 2004, том 14, № 3 81 1. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, В.Г. Сынков, А.Н. Сапронов, С.Г. Сынков, ФТВД 9, № 3, 109 (1999). 2. В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, С.В. Добаткин, С.Г. Сынков, В.М. Ткаченко, А.В. Решетов, ФТВД 12, № 4, 53 (2002). 3. Е.Г. Пашинская, С.Г. Сынков, В.М. Ткаченко, А.С. Домарева, Ю.А. Юдина, ФТВД 13, № 2, 61 (2003). 4. В.Н. Гриднев, В.Г. Гаврилюк, Ю.Е. Мешков, Прочность и пластичность холод- нодеформированной стали, Наукова думка, Киев (1974). 5. В.В. Рыбин, Большие пластические деформации и разрушение металлов, Ме- таллургия, Москва (1986). 6. Я.Ф. Фридман, Механические свойства металлов, Машиностроение, Москва (1974). V.N. Varyukhin, E.G. Pashinskaya, N.N. Belousov, V.M. Tkachenko INFLUENCE OF INITIAL STRUCTURAL STATE ON FORMATION OF STRUCTURE AND PROPERTIES OF COMPOSITE COPPER ALLOY UNDER TWIST PRESSING Physical and mechanical properties of composite copper alloy subjected to twist pressing (TP) in annealed and aged structural states have been studied. In the aged material, the second-phase particles are shown to be stoppers for the motion of dislocations. This re- sults in a quick hardening of the material under deformation and a decrease of its plastic- ity. It is therefore recommended to use the annealed material for TP to produce high- plastic material of improved strength properties. Fig. 1. Changes in values of composite copper alloy microhardness in parallel ( ) and perpendicular ( ) sections prior to compression; in parallel ( ) and perpendicular ( ) sections under longitudinal compression; in parallel ( ) and perpendicular ( ) sections under transverse compression Fig. 2. Change in microstructure of composite copper alloy after annealing and TP depending on direction (б − parallel, в − perpendicular) of compressive strain; а – no compression Fig. 3. Change in microstructure of composite copper alloy after aging and TP depending on direction (б − parallel, в − perpendicular) of compressive strain; а – no compression Fig. 4. Change in elongation ratio kgr for copper-alloy grains in parallel ( ) and per- pendicular ( ) sections during processing of different types: annealing + aging (1 − no compression, 2 − longitudinal compression, 3 − transverse compression); annealing + TP (4 − no compression, 5 − longitudinal compression, 6 − transverse compression); aging + TP (7 − no compression, 8 − longitudinal compression, 9 − transverse compression) Fig. 5. Calculated values of kgr/e for copper alloy in parallel ( ) and perpendicular ( ) sections of annealed + TP samples with no compression (1), during longitudinal compression (2), transverse compression (3) and of aged + TP samples with no compres- sion (4), during longitudinal compression (5), transverse compression (6) Fig. 6. Diagrams of compression in perpendicular (1) and parallel (2) directions: a − an- nealing + aging; б − annealing +TP; в − aging + TP
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-168085
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0868-5924
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:44:15Z
publishDate	2004
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
record_format	dspace
spelling	Варюхин, В.Н. Пашинская, Е.Г. Белоусов, Н.Н. Ткаченко, В.М. 2020-04-21T13:19:10Z 2020-04-21T13:19:10Z 2004 Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, Н.Н. Белоусов, В.М. Ткаченко // Физика и техника высоких давлений. — 2004. — Т. 14, № 3. — С. 74-81. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 62.20.Fe https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168085 Изучены физико-механические свойства композитного медного сплава, подвергнутого винтовому прессованию (ВП) в двух структурных состояниях: отожженном и состаренном. Показано, что в состаренном материале частицы второй фазы являются стопорами для движения дислокаций. Это приводит к быстрому упрочнению материала при деформации и снижению его пластичности. Поэтому для получения материала с повышенными значениями прочностных свойств и высоким уровнем пластических характеристик рекомендовано осуществлять ВП на отожженном материале. Physical and mechanical properties of composite copper alloy subjected to twist pressing (TP) in annealed and aged structural states have been studied. In the aged material, the second-phase particles are shown to be stoppers for the motion of dislocations. This results in a quick hardening of the material under deformation and a decrease of its plasticity. It is therefore recommended to use the annealed material for TP to produce highplastic material of improved strength properties. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании Вплив вихідного структурного стану на формування структури і властивостей композитного мідного сплаву при гвинтовому пресуванні Influence of initial structural state on formation of structure and properties of composite copper alloy under twist pressing Article published earlier
spellingShingle	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании Варюхин, В.Н. Пашинская, Е.Г. Белоусов, Н.Н. Ткаченко, В.М.
title	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании
title_alt	Вплив вихідного структурного стану на формування структури і властивостей композитного мідного сплаву при гвинтовому пресуванні Influence of initial structural state on formation of structure and properties of composite copper alloy under twist pressing
title_full	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании
title_fullStr	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании
title_full_unstemmed	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании
title_short	Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании
title_sort	влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168085
work_keys_str_mv	AT varûhinvn vliânieishodnogostrukturnogosostoâniânaformirovaniestrukturyisvoistvkompozitnogomednogosplavaprivintovompressovanii AT pašinskaâeg vliânieishodnogostrukturnogosostoâniânaformirovaniestrukturyisvoistvkompozitnogomednogosplavaprivintovompressovanii AT belousovnn vliânieishodnogostrukturnogosostoâniânaformirovaniestrukturyisvoistvkompozitnogomednogosplavaprivintovompressovanii AT tkačenkovm vliânieishodnogostrukturnogosostoâniânaformirovaniestrukturyisvoistvkompozitnogomednogosplavaprivintovompressovanii AT varûhinvn vplivvihídnogostrukturnogostanunaformuvannâstrukturiívlastivosteikompozitnogomídnogosplavuprigvintovomupresuvanní AT pašinskaâeg vplivvihídnogostrukturnogostanunaformuvannâstrukturiívlastivosteikompozitnogomídnogosplavuprigvintovomupresuvanní AT belousovnn vplivvihídnogostrukturnogostanunaformuvannâstrukturiívlastivosteikompozitnogomídnogosplavuprigvintovomupresuvanní AT tkačenkovm vplivvihídnogostrukturnogostanunaformuvannâstrukturiívlastivosteikompozitnogomídnogosplavuprigvintovomupresuvanní AT varûhinvn influenceofinitialstructuralstateonformationofstructureandpropertiesofcompositecopperalloyundertwistpressing AT pašinskaâeg influenceofinitialstructuralstateonformationofstructureandpropertiesofcompositecopperalloyundertwistpressing AT belousovnn influenceofinitialstructuralstateonformationofstructureandpropertiesofcompositecopperalloyundertwistpressing AT tkačenkovm influenceofinitialstructuralstateonformationofstructureandpropertiesofcompositecopperalloyundertwistpressing

Влияние исходного структурного состояния на формирование структуры и свойств композитного медного сплава при винтовом прессовании

Institution

Similar Items