Еволюція структури та властивостей екстремально деформованих спечених мідних нанокомпозитів
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
УДУНТ, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро
Abstract
UKR: Мета роботи – визначення структури та механічних властивостей спеченої міді (в тому числі такої що містить вуглецеві нанотрубки) після інтенсивної пластичної деформації скручуванням. Об’єкт дослідження – зразки з порошку міді ПМС – 1 (ГОСТ 4960-75), порошку міді фракцій 45 мкм, порошку міді ПМС – 1 з додаванням 1 % мас. вуглецевих нанотрубок, виготовлені двократним пресуванням – спіканням, з кінцевим тиском 700 МПа, за температури 950°С та піддані інтенсивній пластичній деформації скручуванням на ковадлі Бріджмена. Досліджували структуру з використанням електронного сканувального мікроскопа Tescan Micra 3 LMU. Мікромеханічні випробування проводили за допомогою приладу «Мікрон – Гамма». Наукова новизна. Вперше досліджено мікроструктуру і механічні властивості спеченої міді та наноматеріалу «мідь – вуглецеві нанотрубки» після обробки інтенсивною пластичною деформацією скручуванням. Установлено, що інтенсивна пластична деформація скручуванням суттєво впливає на структуру та механічні властивості зразків спеченої міді. Форма зерен спеченої міді від близької до сферичної змінюється на витягнуту у напрямку деформації, розмір зерен зменшується у 5−7 разів. За інтенсивної деформаційної обробки наноматеріалу складу «мідь + 1 % ВНТ» ефект подрібнення зерна проявляється значно менше. Встановлено суттєве підвищення механічних властивостей спеченої міді у разі інтенсивної пластичної деформації. Найвищі показники отримані для матеріалу системи «мідь + 1 % ВНТ». Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані для виготовлення мідних виробів електротехнічного та теплотехнічного призначення з підвищеною зносостійкістю.
ENG: The purpose of the work is to determine the structure and mechanical properties of sintered copper (including those containing carbon nanotubes) after intensive plastic deformation by torsion. Methodology: The research objects are samples of copper powder PMS-1 (GOST 4960-75), copper powder with a 45 microns’ fraction, copper powder PMS-1 with the carbon nanotubes addition 1 % by weight, manufactured by double pressing − sintering, with a 700 MPa final pressure, temperature of 950 °C, and subjected to intensive plastic deformation by torsion on a Bridgman anvil. The structure is investigated using a Tescan Micra 3 LMU scanning electron microscope. Micromechanical tests were carried out using the “Micron – Gamma” device. Originality. At first, the microstructure and mechanical properties of sintered copper and nanomaterial “copper − carbon nanotubes” after intensive plastic deformation by torsion were investigated. It has been established that intensive plastic deformation by torsion significantly affects the sintered copper samples structure and mechanical properties. The sintered copper grain shape changes from approximately spherical to elongated in the deformation direction, and the grain size decreases by 5−7 times. In the case of “copper + 1 % CNT” nanomaterial intensive deformation, the grain refinement effect is significantly less pronounced. A significant increase in the mechanical properties of sintered copper during intensive plastic deformation has been established. The highest indicators were obtained for the “copper + 1 % CNT” nanomaterial. Practical value. The results of the work can be used in the manufacture of copper products for electrical and thermal purposes with increased wear resistance.
ENG: The purpose of the work is to determine the structure and mechanical properties of sintered copper (including those containing carbon nanotubes) after intensive plastic deformation by torsion. Methodology: The research objects are samples of copper powder PMS-1 (GOST 4960-75), copper powder with a 45 microns’ fraction, copper powder PMS-1 with the carbon nanotubes addition 1 % by weight, manufactured by double pressing − sintering, with a 700 MPa final pressure, temperature of 950 °C, and subjected to intensive plastic deformation by torsion on a Bridgman anvil. The structure is investigated using a Tescan Micra 3 LMU scanning electron microscope. Micromechanical tests were carried out using the “Micron – Gamma” device. Originality. At first, the microstructure and mechanical properties of sintered copper and nanomaterial “copper − carbon nanotubes” after intensive plastic deformation by torsion were investigated. It has been established that intensive plastic deformation by torsion significantly affects the sintered copper samples structure and mechanical properties. The sintered copper grain shape changes from approximately spherical to elongated in the deformation direction, and the grain size decreases by 5−7 times. In the case of “copper + 1 % CNT” nanomaterial intensive deformation, the grain refinement effect is significantly less pronounced. A significant increase in the mechanical properties of sintered copper during intensive plastic deformation has been established. The highest indicators were obtained for the “copper + 1 % CNT” nanomaterial. Practical value. The results of the work can be used in the manufacture of copper products for electrical and thermal purposes with increased wear resistance.
Description
І. Рослик: ORCID 0000-0002-7168-6623; О. Носко: ORCID 0000-0002-5749-7578; А. Ковзік: ORCID 0000-0002-5361-6381; Т. Аюпова: ORCID 0000-0002-5706-4211; О. Аюпов: ORCID 0000-0002-1414-0835
Keywords
спечена мідь, вуглецеві нанотрубки, інтенсивна пластична деформація, мікроструктура, механічні властивості, sintered copper, carbon nanotubes, intensive plastic deformation, microstructure, mechanical properties, КПМ і ЗМ, КМТОМ, КСЯСМ
Citation
Рослик І. Г., Носко О. А., Ковзік А. М., Аюпова Т. М., Аюпов О. А. Еволюція структури та властивостей екстремально деформованих спечених мідних нанокомпозитів. Український журнал будівництва та архітектури. 2024. № 4 (022). С. 101–106. DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.300824.101.1079.