Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм
The rapid development of mechanical engineering and electrical engineering requires alloys that have high electrical conductivity and a high level of mechanical properties, including strength at elevated temperatures. Pure and low-alloyed copper are ductile, but low-strength materials, which prevent...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-1 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1856543775777619968 |
|---|---|
| author | Likhatskyi, R. F. |
| author_facet | Likhatskyi, R. F. |
| author_sort | Likhatskyi, R. F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-15T09:49:19Z |
| description | The rapid development of mechanical engineering and electrical engineering requires alloys that have high electrical conductivity and a high level of mechanical properties, including strength at elevated temperatures. Pure and low-alloyed copper are ductile, but low-strength materials, which prevents their application in many areas. The solution of such problem can be in alloying with metals that would increase strength characteristics while maintaining electrical conductivity as much as possible, including at high current and temperature loads. The main alloying elements analyzed in this work as effective strengthening components were Cr, Zr, and V. It is shown that the increase in strength while maintaining electrical conductivity depends to a greater extent on the chromium content, the concentration of which in alloys can reach 5-10 wt. %. It was established that to achieve optimal characteristics of strength and electrical conductivity, the concentration of chromium can be close to 0,1 wt. %, and zirconium - up to 0,2 wt. %. At the same time, both for alloys with a high chromium content and in low-alloyed compositions, the characteristics of strength and electrical conductivity can differ by only 10-20%. In the vast majority of cases, copper alloys with chromium and zirconium undergo a specific, sometimes compositional and multi-stage, deformation treatment, after which a fine crystalline structure with nano-sized allocations of strengthening dispersoid phases can be formed. All considered alloys show similar technological features of obtaining a high level of final properties - homogenization and tempering from temperatures of 900-1000 °С and aging at 500 °С for 2 hours or more. At the same time, the higher the content of chromium and zirconium, the more difficult the deformation and heat treatments will be. Additional microalloying with vanadium in the amount of up to 0.2 wt. % may increase strength without a noticeable decrease in electrical conductivity and without the need for the complication of deformation and heat treatments. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:41:13Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.localhost:article-282 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:48Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.localhost:article-2822024-03-15T09:49:19Z Creation and processing of copper alloys doped with chromium, zirconium and vanadium Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм Likhatskyi, R. F. легування мідних сплавів Cu-Cr-Zr Cu-Cr-Zr-V термічна обробка пластична деформація електропровідність alloying of copper alloys Cu-Cr-Zr Cu-Cr-Zr-V heat treatment deformation electrical conductivity The rapid development of mechanical engineering and electrical engineering requires alloys that have high electrical conductivity and a high level of mechanical properties, including strength at elevated temperatures. Pure and low-alloyed copper are ductile, but low-strength materials, which prevents their application in many areas. The solution of such problem can be in alloying with metals that would increase strength characteristics while maintaining electrical conductivity as much as possible, including at high current and temperature loads. The main alloying elements analyzed in this work as effective strengthening components were Cr, Zr, and V. It is shown that the increase in strength while maintaining electrical conductivity depends to a greater extent on the chromium content, the concentration of which in alloys can reach 5-10 wt. %. It was established that to achieve optimal characteristics of strength and electrical conductivity, the concentration of chromium can be close to 0,1 wt. %, and zirconium - up to 0,2 wt. %. At the same time, both for alloys with a high chromium content and in low-alloyed compositions, the characteristics of strength and electrical conductivity can differ by only 10-20%. In the vast majority of cases, copper alloys with chromium and zirconium undergo a specific, sometimes compositional and multi-stage, deformation treatment, after which a fine crystalline structure with nano-sized allocations of strengthening dispersoid phases can be formed. All considered alloys show similar technological features of obtaining a high level of final properties - homogenization and tempering from temperatures of 900-1000 °С and aging at 500 °С for 2 hours or more. At the same time, the higher the content of chromium and zirconium, the more difficult the deformation and heat treatments will be. Additional microalloying with vanadium in the amount of up to 0.2 wt. % may increase strength without a noticeable decrease in electrical conductivity and without the need for the complication of deformation and heat treatments. Стрімкий розвиток машинобудування та електротехніки потребує сплавів, що мали б високу електропровідність та високий рівень механічних властивостей, в тому числі, за підвищених температур. Чиста і малолегована мідь є пластичними, однак маломіцними матеріалами, що не дозволяє використовувати їх в багатьох сферах. Рішенням проблеми може бути легування металами, що підвищували б міцнісні характеристики при максимальному збереженні електропровідності, у тому числі при високих струмових і температурних навантаженнях. Основними легуючими елементами, що аналізувались в цій роботі в якості ефективних зміцнюючих компонентів, були Cr, Zr та V. Показано, що підвищення міцності при збереженні електропровідності залежить, більшою мірою, від вмісту хрому, концентрація якого в сплавах може досягати 5-10 % мас. На основі аналізу літературних даних встановлено, що для досягнення оптимальних характеристик міцності та електропровідності, концентрація хрому може бути близькою до 0,1 % мас, а цирконію – до 0,2 % мас. При цьому, як для сплавів з високим вмістом хрому, так і в слаболегованих сплавах характеристики міцності та електропровідності можуть відрізнятися лише на 10-20 %. В переважній більшості випадків мідні сплави з хромом та цирконієм проходять специфічну, інколи складну та багатостадійну, деформаційну обробку, після якої формується дрібнокристалічна структура з нанорозмірними виділеннями зміцнюючих дисперсоїдних фаз. Всі розглянуті сплави проявляють схожі технологічні особливості одержання високого рівня кінцевих властивостей – гомогенізація та гартування за температур 900-1000 °С та старіння при 500 °С протягом 2 годин і більше. При цьому, чим вищий вміст хрому та цирконію – тим складнішими будуть деформаційна та термічна обробки. Додаткове мікролегування ванадієм у кількості до 0,2 % мас. здатне підвищити міцність без помітного зниження електропровідності без потреби ускладнення деформаційної і термічної обробок. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2023-12-11 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-1 10.15407/mom2023.04.003 Scientific Technical Journal; Vol. 29 No. 4 (2023): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 3-13 Науково-технічний журнал; Том 29 № 4 (2023): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 3-13 2664-2441 2073-9583 10.15407/mom2023.04 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-1/2023-4-1 Copyright (c) 2023 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | легування мідних сплавів Cu-Cr-Zr Cu-Cr-Zr-V термічна обробка пластична деформація електропровідність Likhatskyi, R. F. Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| title | Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| title_alt | Creation and processing of copper alloys doped with chromium, zirconium and vanadium |
| title_full | Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| title_fullStr | Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| title_full_unstemmed | Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| title_short | Створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| title_sort | створення та обробки мідних сплавів, легованих хромом, цирконієм та ванадієм |
| topic | легування мідних сплавів Cu-Cr-Zr Cu-Cr-Zr-V термічна обробка пластична деформація електропровідність |
| topic_facet | легування мідних сплавів Cu-Cr-Zr Cu-Cr-Zr-V термічна обробка пластична деформація електропровідність alloying of copper alloys Cu-Cr-Zr Cu-Cr-Zr-V heat treatment deformation electrical conductivity |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2023-4-1 |
| work_keys_str_mv | AT likhatskyirf creationandprocessingofcopperalloysdopedwithchromiumzirconiumandvanadium AT likhatskyirf stvorennâtaobrobkimídnihsplavívlegovanihhromomcirkoníêmtavanadíêm |