Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2017

Розмір шрифту: 
ВПЛИВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ ЛАТУНЕЙ
Р. А. Сергієнко, А. М. Верховлюк, О. А. Щерецький, О. Г. Потрух, М. І. Науменко

Остання редакція: 2017-07-13

Тези доповіді


В роботі розглянуто ряд технологічних чинників, які впливають на електропровідність сплавів на основі міді. До таких технологічних факторів належать: легування, швидкість охолодження при кристалізації сплаву з рідкого стану, а також термопластична обробка.

Проведені дослідження засвідчили, що заданої електропровідності можна досягти шляхом додаткового легування сплавів системи Cu-Zn різними елементами. Подвійні сплави системи міді з цинком типу томпак мають досить високу електропровідність на рівні 40 % IACS, тому для розробки сплавів із заданою електропровідністю їх необхідно легувати  елементами, які знижують електропровідність [1]. Різні легуючі елементи по різному впливають і знижують електропровідність. Питому електропровідність литого металу в загальному вигляді можна представити емпіричним рівнянням:

Е =KA – K1[Zn] – K2[Si] – K3[Fe] – K4[Mn] - ... Ki[Э],                         (1)

де А – константа; К – коефіцієнт, залежний від структури металу і технологічних особливостей; К1, К2 …. Кi – коефіцієнти парціального впливу легуючих елементів і домішок на електропровідність. Приведене рівняння не враховує взаємного впливу елементів на електропровідність, тому воно може бути застосовано тільки для конкретного однофазного сплаву при невеликих змінах концентрацій компонентів. Дослідження довели ефективність регулювання електропровідності потрійних латуней різних систем (Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Mn) шляхом додаткового легування. Так наприклад легування алюмінієм потрійної системи Cu-Zn-Mn  у кількості до 2 %, мас. част. дозволяє в широких межах регулювати електропровідність сплавів указаної системи – з 23,8 % IACS до 16 % IACS для сплаву Cu10Zn1,5Mn та з 22 % IACS до 15 % IACS для сплаву Cu10Zn2Mn. Легування однофазних α-латуней, як правило приводить до зниження електропровідності, в той час як поява другої β-фази приводить до збільшення електропровідності, що було перевірено на латунях Сu35Zn, Cu35Zn2Ni при легуванні їх алюмінієм. Таким чином дослідження показали, що необхідний рівень електропровідності в латунях можна досягти при їх коплексному легуванні, при цьому кожен елемент по різному впливає на інтенсивність зниження електропровідності.

Так, як електропровідність чутлива до змін структури і фазового складу, тому швидкість охолодження впливає  на її значення. В роботі досліджували взаємозв’язок швидкості охолодження при кристалізації одно- і двофазних латуней різних систем (Cu10Zn, Cu10Zn2Al, Cu25Zn2Ni1Al, Cu10Zn2Mn2Al, Cu35Zn, Cu35Zn1Al, Cu35Zn2,5Al) з їх електропровідністю. Для забезпечення різної швидкості охолодження при отриманні зразків застосовували форми з різною теплопровідністю. Як правило електропровідність незначно (на десяті долі відносних одиниць % IACS) зростала при збільшенні швидкості охолодження в діапазоні від 1 К/с до 120 К/с.

Термопластична обробка ще один технологічний фактор, який впливає на електропровідність латуней. Зниження електропровідності при деформації пов'язано тільки зі змінами мікроструктури сплавів, а саме розміром зерен, які подрібнюються в процесі деформації, в результаті чого збільшується кількість дефектів на міжфазних межах [2, 3]. Подальший відпал деформованих латуней забезпечує рекристалізацію і практично відновлює електропровідність до рівня електропровідності сплаву в литому стані. Так наприклад, характер змін електропровідності з багатьох операцій прокатки і відпалу сплаву Cu9,2Zn2,5Sn1,8Al такий: 18,25% IACS (литий стан) → 16,28% IACS (прокатка з 7 до 3,2 мм (ступінь деформації - ε = 54%)) → 17,51% IACS (відпал при
730 ºС) → 16,18% IACS (прокатка з 3,2 до 1,6 мм (ступінь деформації - ε = 50%)) → 18,10 % IACS (відпал при 730 ºС) [4].

Таким чином, на основі вище розглянутого аналізу можна зробити висновки, що при розробці мідних сплавів із заданою електропровідністю можна застосовувати різні технологічні прийоми, основні з яких - це легування, пластична деформація і термічна обробка, а також швидкість охолодження при кристалізації сплаву, яка впливає на електропровідність через зміну структури, при цьому найефективнішим методом, що забезпечує стабільні результати, залишається легування.


Посилання


Список літератури

1. Смирягин А. П., Смирягина Н. А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы. – М.: Металлургия, – 1974. – 488 с.

2. Верховлюк А. М., Лахненко В. Л., Щерецкий А. А., Сергиенко Р. А., Науменко М. И., Апухтин В. В., Назаренко А. Основные принципы разработки монетных сплавов с заданной электропроводностью // Вісник Національного банку України (Вестник Национального банка Украины). – 2014. – №12. – С. 30-36.

3. Плитченко В. В., Апухтин В. В., Науменко М. И. Влияние деформации на электропроводность и твёрдость многокомпонентных сплавов на основе меди // Металознавство та обробка металів (Металловедение и обработка металлов). – 2008. – № 1. – С. 59-62.

4. Плитченко В. В. Разработка экономнолегированного многокомпонентного сплава на основе меди для монет середних номиналов: дис. ...канд. техн. наук: 05.16.01/ Плитченко Валерий Васильевич – Киев, 2008. – 160 с.


Full Text: PDF