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

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

С. Л. Демаков, профессор

А. Г. Илларионов, доцент

М. А. Иванова, аспирант

Уральская горно-металлургическая компания, ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов», г. Ревда

М. С. Шалаева, инженер-технолог

Целью исследования является выяснение достаточности параметров промышленного отжига труб из теплотехнической меди марки М1р. При этом рассматривали возможности определения физических и механических свойств меди в двух различных состояниях: подвергнутых интенсивной пластической деформации и после вакуумного рекристаллизационного отжига. Применены металлографические методы исследования, в том числе оптической и электронной микроскопии с использованием дифракции обратнорассеянных электронов, а также приемы текстурного анализа. Деформированное состояние было достигнуто горячим без окислительным прессованием и последующим многопроходным волочением с накоплением холодной деформации при суммарном относительном обжатии 99,4 %. Посредством промышленного отжига в вакууме при температуре 500 ^оС в течение 5,5 ч теплотехническая медь была приведена к рекристаллизованному состоянию при достижении среднего размера зерна 9,9 мкм. Выполнен анализ состояния специальных границ, для деформированного состояния достигается совпадение границ решеток на различных уровнях, а для отожженного — наиболее высока и близка к 100 % доля специальных границ типа Σ3, которые характерны для двойников отжига. Выявлено, что в деформированном состоянии частотная диаграмма Шмида имеет два максимума — один в области значения 0,33, а второй вблизи значения 0,45, что объясняется наличием текстурных компонент <111> и <100>. Пик частотного распределения фактора Шмида после отжига сдвигается в сторону больших значений, что свидетельствует об уменьшении доли зерен в структуре с преимущественным направлением типа <111> вдоль оси трубы. Область применения результатов: производство изделий из меди теплотехнического назначения. Сделан вывод о приемлемости промышленных условий отжига применительно к данному материалу и данной степени его чистоты.

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

Работа выполнена на оборудовании Лаборатории структурных методов анализа и свойств материалов и наноматериалов Центра коллективного пользования УрФУ при частичной финансовой поддержке ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» Уральской горно-метал лургической компании, гранта УрФУ в рамках конкурса на проведение научных исследований молодыми учеными вуза.

1. 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.
2. Логинов Ю. Н., Демаков С. Л., Илларионов А. Г., Карабаналов М. С. Расчет деформаций и экспериментальное исследование текстуры в нагартованной медной проволоке // Деформация и разрушение материалов. 2011. № 5. С. 38–44.
3. Wang Jun-li, Xu Rui-dong, Wang Shao-hua, Qian Tian-cai, Shi Qing-nan. Formation mechanism and organizational controlling of ultra-fine-grain copper processed by asymmetrical accumulative rolling-bond and annealing // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012. Vol. 22, iss. 11, P. 2672–2678.
4. Логинов Ю. Н., Шалаева М. С., Овчинников А. С. О гипотезе разрушения внутренней поверхности капиллярных медных трубок при волочении // Обработка материалов давлением. 2011. № 12. С. 3–9.
5. Shigematsu T., Morita K., Fujii Y., Shigi T., Nakamura M., Yamaguchi M. Investigation of annealing effects of ultra pure copper // Cryogenics. 1992. Vol. 32, iss. 10. P. 913–915.
6. Field D. P., Eames R. C., Lillo T. M. The role of shear stress in the formation of annealing twin boundaries in copper // Scripta Materialia. 2006. Vol. 54, iss. 6. P. 983–986.
7. Mohammed Haouaoui, K. Ted Hartwig, E. Andrew Payzant. Effect of strain path on texture and annealing microstructure development in bulk pure copper processed by simple shear // Acta Materialia. 2005. Vol. 53, iss. 3. P. 801–810.
8. Waryoba D. R., Kalu P. N., Crooks R. Grain-boundary structure of oxygen-free high-conductivity (OFHC) copper subjected to severe plastic deformation and annealing // Mater. Sci. and Engineering A. 2008. Vol. 494, iss. 1/2. P. 47–51.
9. Демаков С. Л., Логинов Ю. Н., Илларионов А. Г., Иванова М. А., Карабаналов М. С. Влияние температуры отжига на текстуру в медной проволоке // Физика металлов и металловедение. 2012. Т. 113, № 7. С. 720–726.
10. Конькова Т. Н., Миронов С. Ю., Корзников А. В., Мышляев М. М. Выявление рекристаллизованной структуры посредством автоматического анализа картин дифракции обратно рассеянных электронов // Физика твердого тела. 2012. Т. 54, вып. 4. С. 652–656.
11. ГОСТ 859–2001. Медь. Марки. — Введ. 2002–03–01. — М. : Изд-во стандартов, 2008.
12. ГОСТ 21073.0–75. Металлы цветные. Определение величины зерна. Общие требования. — Введ. 1976–07–01. — М. : Изд-во стандартов, 2002.
13. ГОСТ 21073.3–75. Металлы цветные. Определение величины зерна методом подсчета пересечений зерен. — Введ. 1976–07–01. — М. : Изд-во стандартов, 2002.
14. Старостенков М. Д., Харина Е. Г., Ракитин Р. Ю. Атомная конфигурация специальных границ зерен в ГЦК решетках меди и никеля // Ползуновский альманах. 2008. № 3. С. 29–32.
15. Конькова Т. Н., Миронов С. Ю., Корзников А. В., Мышляев М. М. Разделение механических двойников и двойников отжига посредством EBSD // Физическая мезомеханика. 2012. Т. 15, № 3. С. 101–104.