ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина», Институт материаловедения и металлургии, г. Екатеринбург

Логинов Ю. Н., профессор, e-mail: unl@mtf.ustu.ru

Демаков С. Л., профессор

Илларионов А. Г., доцент

Иванова М. А., аспирант

Уральская горно-металлургическая компания, ЗАО «СП «Катур-Инвест», г. Верхняя Пышма

Романов В. А., начальник, производственно-технический отд.

Целью исследования является выяснение степени однородности структуры и свойств медной катанки, полученной в процессе CONTIROD методом непрерывного литья и прокатки. При этом были рассмотрены задачи описания структуры и определения физических и механических свойств электротехнической меди. Выполнены дюрометрические измерения, применены металлографические методы исследования, в том числе оптической и электронной микроскопии с использованием дифракции обратнорассеянных электронов, а также приемы текстурного анализа. Металлографическим методом подтвержден факт существования части кислорода в виде оксидов, которые могут иметь вид строчечных выделений. Выявлено, что размер зерна увеличивается от центра к периферии, при этом усредненное по радиусу значение составляет 17 мкм. Установлено, что максимум частотной характеристики размера зерна постоянно приходится на диапазон 10–15 мкм, а увеличение среднего размера зерна к периферии происходит не за счет укрупнения зерен по объему, а из-за появления на периферии групп существенно более крупных зерен 50 мкм и выше, при этом очаги неоднородности структуры возникают на периферии катанки и их нет в центре заготовки. Выявлена слабовыраженная текстура рекристаллизации в центральной зоне полуфабриката, которая повторяет текстуру прокатки {110} <112>. Средняя твердость по Виккерсу составляет 71 HV, а модуль упругости 111,7 ГПа. Обнаружена повышенная дисперсия твердости, что связано с композиционным строением материала в связи присутствием в нем частиц оксида меди. Установлена также статистически значимая асимметрия распределения твердости относительно вертикальной оси катанки. Это явление объяснено неравномерным оттоком тепла в процессе кристаллизации металла на литейной установке, что приводит к различной скорости охлаждения и формированию различной структуры металла. Область применения результатов: производство изделий из меди электротехнического назначения. Сделан вывод о возможности выравнивания структуры за счет управления однородностью тепловых полей при непрерывной разливке.

Авторы благодарны М. С. Карабаналову за участие в проведении структурных исследований.

Работа выполнена при финансовой поддержке ЗАО «СП «Катур-Инвест» Уральской горно-металлургической компании и гранта для молодых ученых УрФУ.

1. Белый Д. И. Современные технологии производства медной катанки для кабельной промышленности // Кабели и провода. 2011. № 5. С. 29–33.
2. Райков Ю. Н. Эффективность современных процессов производства медной проволочной заготовки // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2003. С. 37–41.
3. Логинов Ю. Н., Мальцева Л. А., Вырлина Л. М., Копылова Т. П. Проблемы применения медной катанки в кабельной промышленности // Кабели и провода. 2001. № 2. С. 14–16.
4. Adams R., Uday Sinha U. Improving the quality of continuous copper rod // J. Minerals, Metals & Mater. Society. 1990. Vol. 42, N 5. P. 31–34.
5. Логинов Ю. Н., Илларионов А. Г., Демаков С. Л., Иванова М. А., Мысик Р. К., Зуев А. Ю. Неоднородность структуры непрерывнолитой меди // Литейщик России. 2011. № 11. С. 28–32.
6. Логинов Ю. Н., Демаков С. Л., Илларионов А. Г., Иванова М. А. Взаимодействие частицы оксида меди с медью в процессе волочения // Металлы. 2012. № 6. С. 36–44.
7. Gerber Ph., Jakani S., Baudin T., Mathon M. H., Penelle R. Recrystallization mechanisms in wire-drawn copper // Mater. Sci. Forum. 2004. Vol. 467–470. P. 135–140.
8. Jakani S., Baudin T., de Novion C.-H., Mathon M.-H. Effect of impurities on the recrystallization texture in commercially pure copper-ETP wires // Mater. Sci. and Engineering A. 2007. Vol. 456. P. 261–269.
9. Field D. P., Bradford L. T., Nowell M. M., Lillo T. M. The role of annealing twins during recrystallization of Cu // Acta materialia. 2007. Vol. 55. P. 4233–4241.
10. Baudin T., Etter A. L., Penelle R. Annealing twin formation and recrystallization study of cold-drawn copper wires from EBSD measurements // Materials characterization. 2007. Vol. 58, N 10. P. 947–952.
11. Benyoucef M., Jakani S., Baudin T., Mathon M. H., Penelle R. Study of deformation microstructure and static recovery in copper after cold drawing // Mater. Sci. Forum. 2004. Vol. 467–470. P. 27–32.
12. Gao W., Belyakov A., Miura H., Sakai T. Dynamic recrystallization of copper polycrystals with different purities // Mater. Sci. and Engineering A. 1999. Vol. 265. P. 233–239.
13. Barakhtin B., Vargasov N., Lebedeva N. Inheritance of imperfections and cycling of structural rearrangements in copper during dynamic recrystallization under conditions of hot pressing // Metal Sci. and Heat Treatment. 2008. Vol. 50, iss. 7/8. P. 391–396.
14. Kazunari Yoshida, Yasutoshi Takemoto, Naoyuki Katsuoka. Occurrence of dynamic recrystallization in copper wiredrawing // Wire Journal International. 2011. Vol. 44, iss. 1. P. 58–63.