Статья

Наименование	Технология изготовления наноструктурной меди интенсивной пластической деформацией
Авторы	Рябичева Л. А., д. т. н., проф. Коробко Т. Б., к. т. н., доц.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2020	Выпуск	64	Страницы	40 - 45
УДК	621.777.4.004
Аннотация	В работе представлена новая технология получения наноструктурной порошковой меди штамповкой с противодавлением. Приведена схема штампа. Исследованы структура и физико-механические свойства полученного материала. Показано, что за два цикла штамповки можно получить компактную медь с размером зерна 88 нм.
Реферат	Цель — разработка технологии интенсивной пластической деформации порошковых материалов путем создания схемы сжатия с противодавлением, обеспечивающей получение наноструктуры, и исследование влияния схемы деформирования на микроструктуру и механические свойства. Методика. Использовали медный порошок с частицами, имеющими размер менее 100 мкм и размер зерна в частицах 3-5 мкм. Технологический процесс изготовления заготовок для ИПД состоял из операций: компактирование, горячая штамповка и отжиг. Из заготовок вырезали призматические образцы с размерами а = 14,9 мм, в = 8,16 мм, с = 12,8 мм, которые подвергали закрытой штамповке. За первый цикл степень деформации составляла 0,53, за второй — 0,5, общая степень деформации — 1,03, выполнено два цикла. Давление деформирования на первом цикле составило 2055 МПа, на втором вследствие упрочнения давление повысили до 2240 МПа. Теоретическая плотность порошкового материала 8,94 г/см3 достигнута после первого цикла деформации. Микроструктуру меди и размер зерна изучали на растровом электронном микроскопе РЭММА-102, который предназначен для исследования топографии поверхности объектов в твердом состоянии и определения элементного состава объектов. Определяли микротвердость на приборе ПМТ-3. Величину области когерентного рассеивания и микроискажения кристаллической решетки определяли на рентгеновской установке ДРОН-4, расчеты вели по формуле Дебая — Шеррера. Результаты. При выполнении закрытой штамповки в объеме образца наблюдаются те же зоны деформации, что и при открытой осадке: в центре образца — зона прилипания, далее следует зона интенсивной деформации, следующая зона — течение металла ограничено стенками матрицы. Этот факт течения металла подтверждается анализом рентгенограмм. Приведены размеры областей когерентного рассеивания (ОКР) и микроискажений кристаллической решетки. Размеры ОКР зависят от интенсивности течения металла по зонам. Анализ результатов расчета ОКР после первого цикла штамповки показал наибольший размер ОКР во второй зоне. После второго цикла штамповки размеры ОКР отличаются незначительно, что, очевидно, связано с упрочнением металла, которое проявляется в изменении микротвердости. Увеличение микротвердости после второго цикла составляет 0,4 ГПа вследствие упрочнения конгломерата частиц порошка. Наибольшие микроискажения кристаллической решетки также наблюдаются во второй зоне интенсивной деформации металла. Установлено, что с увеличением степени деформации проявляется её текстура. Она проявляется в том, что величина импульсов изменяется неравномерно по кристаллографическим плоскостям. По плоскости (111) она составляет 22500 имп/с, по плоскости (311) — 45700 имп/с, по плоскости (220) — 30000 имп/с. Размер зерен по разным кристаллографическим плоскостям отличается, что свидетельствует о наличии текстуры деформации зерен. Наименьшая величина зерна 88 нм достигнута по плоскости (111), которая соответствует наиболее интенсивному скольжению металла. Электронно-микроскопические исследования показали, что структура в результате деформации претерпевает значительные изменения. После первого цикла штамповки размер зерна уменьшился в среднем до 111 нм, после второго цикла составил в среднем 100 нм. До деформации средний размер зерна в частицах составлял 30 мкм. После второго цикла штамповки получена однородная структура без видимих дефектов со средним размером зерна 88 нм. Научная новизна. Показано, что наноструктура меди с высокой микротвердостью получена после двух циклов закрытой штамповки с противодавлением. Практическая значимость. Показана возможность получения деталей типа тел вращения с наноструктурой закрытой штамповкой с противодавлением, что может быть реализовано при изготовлении реальных деталей машиностроения.
Ключевые слова	порошок меди, мелкая фракция, штамповка с противодавлением микроструктура, рентгеноструктурный анализ, кристаллическая решетка, микротвердость, величина зерна.
Полный текст