Вплив заліза на дисперсійне твердіння в сплавах Cu-Ni-Mn
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.22.3.487-493Ключові слова:
сплави Сu–Ni–Mn–Fe, дисперсійне твердіння, відпал, механічні властивості, технологічні характеристикиАнотація
В роботі досліджено закономірності формування структури і властивостей дисперснотвердних сплавів Сu–Ni–Mn–Fe в концентраційному діапазоні Ni (19.3–21.0 %), Mn (19.5–20.5 %), Fe (0.6–2.7 %), Cu – залишок (у ваг. %). Використано методи кількісного металографічного, рентгеноструктурного, сканувального електронно-мікроскопічного, мікрорентгеноспектрального і диференціального термічного аналізів. Встановлено, що в структурі литих сплавів Сu–Ni–Mn–Fe присутні два твердих розчини на основі a-Cu, які різняться вмістом компонентів і мікротвердістю. Визначено температурні інтервали утворення цих розчинів: (1010±10) °С і (890±10) °С, відповідно. Крім того, в структурі за температури (405±15) °С виділяється фаза NiMn внаслідок дисперсійного твердіння сплавів. Після відпалу за температур 500 і 900 °С протягом 60–750 годин, об’ємна частка і розміри цієї фази збільшуються з подовженням тривалості і зниженням температури відпалу. При підвищенні вмісту заліза до 2,7 ваг. % густина виділень фази NiMn збільшується, особливо, протягом перших 60 годин відпалу за 900 °С. Збільшення вмісту заліза покращує окалиностійкість і практично не впливає на температуру плавлення і рідкоплинність сплавів Сu–Ni–Mn–Fe. Твердість сплавів Сu–Ni–Mn–Fe з підвищенням вмісту заліза збільшується в середньому на 10 НRB. Однак, за температури випробувань 400 °С погіршуються міцність на розтяг (в ~1.3 рази) і відносне видовження (в ~10 разів).
Посилання
А.М. Zakharov, Industrial Non-Ferrous Metal Alloys (Metallurgy, Moscow, 1980).
О.V. Sukhova, V.А. Polonskyy, К.V. Ustinоvа, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 40(11), 1475 (2018); https://doi.org/10.15407/mfint.40.11.1475.
M. Schutze, R. Feser, R. Bender, Corrosion Resistance of Copper and Copper Alloys (Wiley-VCH, Weinheim, 2011).
O.V. Sukhova, V.A. Polonskyy, K.V. Ustinova, Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii 6(121), 77 (2018); https://doi.org/10.32434/0321-4095-2018-121-6-77-83.
S.R. Wright, F.H. Cocks, L. Gettleman, Journal of Dental Research 59(4), 708 (1980); https://doi.org/10.1177/00220345800590040701.
О.V. Sukhova, V.А. Polonskyy, К.V. Ustinоvа, Materials Science 55(2), 285 (2019); https://doi.org/10.1007/s11003-019-00302-2.
M. Naboka, J. Giordano, Copper Alloys: Preparation, Properties and Applications (Nova Science Publishers Inc., UK, 2013).
S. Sharma, X.N. Dong, P. Wei, C. Long, Key Engineering Materials 837, 102 (2020); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.837.102.
S.I. Ryabtsev, V.А. Polonskyy, О.V. Sukhova, Powder Metallurgy and Metal Ceramics 58(9-10), 567 (2020); https://doi.org/10.1007/s11106-020-00111-2.
V.G. Efremenko, Yu.G. Chabak, K. Shimizu, A.G. Lekatou, V.I. Zurnadzhy, A.E. Karantzalis, H. Halfa, V.A. Mazur, B.V. Efremenko, Materials and Design 126, 278 (2017); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.04.022.
J.P. Chubb, J. Billingham, Journal of Metals 30, 20 (1978); https://doi.org/10.1007/BF03354350.
W.H. Sun, H.H. Xu, Y. Du, S.H. Liu, Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry 33(4), 642 (2009); https://doi.org/10.1016/j.calphad.2009.07.003.
P.M. Prysyazhnyuk, Metallurgical and Mining Industry 12, 346 (2015).
V.E. Bazhenov, M.V. Pikunov, V.V. Cheverikin, Metallurgical and Materials Transactions A 46, 843 (2015); https://doi.org/10.1007/s11661-014-2648-8.
E. Schuermann, B. Prinz, Zeitschrift fȕr Metallkunde 65(9), 593 (1974).
H. Kang, Z. Yang, X. Yang, J. Li, W. He, Z. Chen, E. Guo, L.-D. Zhao, T. Wang, Materials Today Physics 17, 100332 (2020); https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2020.100332.
R. Wang, Y. Fu, G. Xie, Z. Hao, S. Zhang, X. Liu, Metals 10, 1528 (2020); https://doi.org/10.3390/met10111528.
W. Xie, Q. Wang, X. Mi, G. Xie, D. Liu, X. Gao, Y. Li, Transactions of Nonferrous Metals Society of China 25(10), 3247 (2015); https://doi.org/10.1016/s1003-6326(15)63960-7.
M. Miki, S. Hori, Journal of The Japan Institute of Metals and Materials 46(3), 301 (1982); https://doi.org/10.23333320/jinstmet1952.46.3_301.
I.M. Spiridonova, O.V. Sukhova, A.P. Vashchenko, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 21(2), 122 (1999).
I.M. Spiridonova, E.V. Sukhovaya, V.F. Butenko, А.P. Zhudra, А.I. Litvinenko, А.I. Belyi, Powder Metallurgy and Metal Ceramics 32(2), 139 (1993) (https://doi.org/10.1007/BF00560039).
P.M. Brune, Masters Theses, 7850 (2017); https://scholarsmine.mst.edu/masters_theses /7850.
I.M. Spiridonova, E.V. Sukhovaya, S.B. Pilyaeva, О.G. Bezrukavaya, Metallurgical and Mining Industry 3, 58 (2002).
O.V. Sukhova, Y.V. Syrovatko, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 33(Special Issue), 371 (2011).
T.A. Shihab, L.S. Shlapak, N.S. Namer, P.M. Prysyazhnyuk, O.O. Ivanov, M.J. Burda, Journal of Physics Conference Series 1741, 012031 (2021); https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012031.
J. Zou, L. Shi, H. Shi, Q. Feng, S. Liang, Materials Research Express 7, 056504 (2020); https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab8bld.
N. Koji, S. Shairo, Technical Reports of Sumitomo Light Metals 22(1-2), 22 (1981).
P. Sakiewicz, R. Nowosielski, R. Babilas, Indian Journal of Engineering and Materials Sciences 22(4), 389 (2015).
S. Hocker, P. Binkele, S. Schmauder, Applied Physics 115, 679 (2014); https://doi.org/10.1007/s00339-013-7850-9.
Y. Wang, J. Yin, X. Liu, R. Wang, H. Hou, J. Wang, Progress in Natural Science: Materials International 27(4), 460 (2017); https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2017.06.005.
N. Taiji, H. Mitsuhiro, Journal of Iron and Steel Institute 67(14), 2085 (1981).
V.G. Rivlin, G.V. Raynor, International Metals Review 28(1), 23 (1983); https://doi.org/10.1179/imtr.1983.28.1.23.
S. Reeh, D. Music, M. Ekholm, I. Abrikosov, J.M. Schneider, Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics 87, 22 (2013); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.224103.
О.V. Sukhova, К.V. Ustinоvа, Functional Materials 26(3), 495 (2019); https://doi.org/10.15407/fm26.03.495.
O.P. Ostash, V.V. Kulyk, T.M. Lenkovskiy, Z.A. Duriagina, V.V. Vira, T.L. Tepla, Archives of Materials Science and Engineering 90(2), 49 (2018); https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.0662.
A.P. Vashchenko, I.M. Spiridonova, E.V. Sukhovaya, Metallurgia 39(2), 89 (2000).
Z. M. Rykavets, J. Bouquerel, J.-B. Vogt, Z. A. Duriagina, V. V. Kulyk, T. L. Tepla, L. I. Bohun, T. M. Kovbasyuk, Progress in Physics of Metals 20(4), 620 (2019); https://doi.org/10.15407/ufm.20.04.620.
Z.A. Duryagina, S.A. Bespalov, A.K. Borysyuk, V.Ya. Pidkova, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 33(5), 615 (2011).
I.М. Spyrydonova, O.V. Sukhova, G.V. Zinkovskij, Metallurgical and Mining Industry 4(4), 2 (2012).
P.M. Prysyazhnyuk, T.A. Shihab, V.H. Panchuk, Materials Science 52(11), 188 (2016); https://doi.org/10.1007/s11003-016-9942-0.
O.V. Sukhova, Y.V. Syrovatko, Metallofizika i Noveishie Tekhnologii 41(9), 1171 (2019); https://doi.org/10.15407/mfint.41.09.1171.
Yu.D. Мyshkо, V.G. Nechyporenko, A.N. Gladchenko, N.V. Matkovskyy, N.E. Gonchak, Chemical and Oil Machine Building 6, 28 (1983).
G.V. Samsonov, Yu.G. Tkachenko, V.F. Berdikov, Carbides and Carbide-Based Alloys (Naukova dumka, Kyiv, 1976).
