Ultrafine grained strips of precipitation hardened copper alloys

• Autorzy: Stobrawa J. , Rdzawski Z. , Głuchowski W. , Malec W.

Warianty tytułu

PL

Taśmy ze stopów miedzi utwardzanych wydzieleniowo o mikrostrukturze ultradrobnozarnistej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Precipitation strengthened copper belongs to a group of functional and structural materials applied where combination of high electrical conductivity with high strength is required. A growing trend to use the new copper-based functional materials is observed recently world-wide. Within this group of materials particular attention is drawn to those with ultrafine grain size of a copper matrix. This study was aimed to investigate mechanical properties and microstructure in strips of age-hardenable copper alloys processed by continuous repetitive corrugation and straightening (CRCS). Tests were performed on 0.8 mm thick, CuCr0.6 and CuNi2Si1 alloys strips annealed at 650°C for 1 hour. The specially designed construction of die set (toothed rolls and plain rolls set) installed on tensile testing machine was applied for deformation process. The changes of mechanical properties (HV, ultimate tensile strength, 0,2 yield strength) as well as microstructure evolution versus number of deformation cycles were studied. The microstructure was observed with optical and electron microscopes (TEM and SEM equipped with EBSD). The CRCS process effectively reduced the grain size of CuCr0.6 and CuNi2Si1 alloys strips, demonstrating the CRCS as a promising new method for producing ultra-fine grained metallic strips.

PL

Stopy miedzi utwardzane wydzieleniowo należą do grupy materiałów konstrukcyjnych stosowanych w sytuacji, gdzie wymagana jest wysoka elektryczna przewodność właściwa oraz wysokie właściwości wytrzymałościowe. Obecnie obserwuje się w świecie wzrastającą tendencję do stosowania nowych stopów miedzi. W tej grupie materiałów szczególne znaczenie odgrywają stopy cechujące się ultradrobnoziarnistą strukturą osnowy. W pracy badano właściwości mechaniczne oraz mikrostrukturę utwardzanych wydzieleniowo stopów miedzi odkształcanych metodą cyklicznego przeginania i prostowania. Badaniu poddano taśmy ze stopów miedzi CuCr0.6 and CuNi2Si1 o grubości 0,8 mm wyżarzanych w 650°C przez 1 godzinę. Cykliczne przeginanie i prostowanie zrealizowano na skonstruowanym do tego celu stanowisku zainstalowanym na maszynie wytrzyma-łościowej. Badaniu poddano zmiany właściwości mechanicznych taśmy (twardość HV, wytrzymałość na rozciąganie, umowna granica plastyczności), jak również zmiany mikrostruktury w zależności od ilości cykli deformacji. Badania mikrostruktur prowadzono za pomocą mikroskopii świetlnej i elektronowej (TEM i SEM wyposażony w EBSD) Proces cyklicznego przeginania i prostowania efektywnie zmniejszał wielkość ziaren taśm ze stopów CuCr0.6 CuNi2Si1, rokując dobre nadzieje jako metoda do otrzymywania struktury ultradrobnoziarnistej w płaskich wyrobach walcowanych.

Słowa kluczowe

EN

copper alloys; severe plastic deformation; microstructure; mechanical properties

PL

stopy miedzi; deformacja plastyczna; mikrostruktura; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 1
• Strony: 171--179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stobrawa J.

autor

Rdzawski Z.

autor

Głuchowski W.

autor

Malec W.

• Non-Ferrous Metals Institute, 44-100 Gliwice, 5 Sowińskiego Str., Poland

Bibliografia

• [1] J. Stobrawa, Z. Rdzawski, Deformation behavior of dispersion hardened nanocrystalline copper, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 17, 1-2, 153-156 July-August (2006).
• [2] J. Stobrawa, Z. Rdzawski, W. Głuchowski, Structure and properties of dispersion hardened submicron grained copper, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 1-2, 195 (2007).
• [3] J. Stobrawa, Z. Rdzawski, Dispersion - strengthened nanocrystalline copper, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 24, 2, 35-42 (2007).
• [4] J. P. Stobrawa, Z. M. Rdzawski, Microstructure and properties of nanocrystalline copper - yttria microcomposite, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 24, 2, 83-86 October (2007).
• [5] J. P. Stobrawa, Z. M. Rdzawski, Thermal stability of functional properties in dispersion and precipitation hardened selected copper alloys, Archives of Materials Science and Engineering 30, 1, 17-20 March (2008).
• [6] J. P. Stobrawa, Z. M. Rdzawski, Formation of a stable nanostructure n the copper-based materials, Proceedings of the 11th International Scientific Conference on Contemporary Achievement In Mechanics, Manufacturing and Materials Science, CAM3S’2005, pp. 909-914, Gliwice-Zakopane 2005.
• [7] A. Mishra, V. Richard, F. Gregori, R. J. Asaro, M. A. Meyers, Microstructural evolution in copper processed by severe plastic deformation, Materials Science and Engineering A 410-411, 290-298 (2005).
• [8] A. Mishra, B. K. Kad, F. Gregori, M. A. Meyers, Microstructural evolution in copper subjected to severe plastic deformation: Experiments and analysis, Acta Materialia 55, 13-28 (2007).
• [9] X-W Li, Q-W Jiang, Y. Wu, Y. Wang, Y. Umakoshi, Stress-Amplitude-Dependent Deformation Characteristics and Microstructures of Cyclically Stressed Ultrafine-Grained Copper, Advanced Engineering Materials 10, 8, 720-726 (2008).
• [10] J. Gubicza, N. Q. Chinh, T. Csanadi, T. G. Langdon, T. Ungar, Microstructure and strength of severely deformed fcc metals, Materials Science and Engineering A 462, 86-90 (2007).
• [11] S. V. Dobatkin, J. A. Szpunar, A. P. Zhilyaev, J.-Y. Cho, A. A. Kuznetsov, Effect of the route and strain of equa-channel angular pressing on structure and properties of oxygen-free copper, Materials Science and Engineering A 462, 132-138 (2005).
• [12] Y. H. Zhao, X. Z. Liao, Y. T. Zhu, Z. Horita, T. G. Langdon, Influence of stacking fault energy on nanostructure formation under high pressure torsion, Materials Science and Engineering A 410-411, 188-193 (2005).
• [13] X. Sauvage, R. Pippan, Nanoscaled structure of a Cu-Fe composite processed by high-pressure torsion, Materials Science and Engineering A 410-411, 345-347 (2005).
• [14] Y. H. Zhao, Y. T. Zhu, X. Z. Liao, Z. Horita, T .G. Langdon, Influence of stacking fault energy on the minimum grain size achieved in severe plastic deformation torsion, Materials Science and Engineering A 463, 22-26 (2007).
• [15] M. Kulczyk, W. Pachla, A. Mazur, M. Sus-Ryszkowska, N. Krasilnikov, K. J. Kurzydłowski, Producing bulk nanocrystalline materials by combined hydrostatic extrusion and equal-channel angular pressing, Materials Science-Poland 25, 4, 991-999 (2007).
• [16] Y. T. Zhu, H. Jiang, T. C. Love, A new route to bulk nanostructured materials, Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science 32, 6, 1559-1562 July (2001).
• [17] J. Y. Huang, Y. T. Zhu, H. Jiang, T. C. Love, Microstructure and dislocation configuration in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening, Acta Materialia 49, 1497-1505 (2001).
• [18] J. Huang, Y. T. Zhu, D. J. Alexander, X. Liao, T. C. Love, R. J. Asaro, Development of repetitive corrugation and straightening, Materials Science and Engineering A 371, 35-39 (2004).
• [19] U. Grundmann, M. Hailmaier, L. Schultz, „High temperature deformation behaviour of mechanically alloyed microcrystaline ods silver” Scripta Materialia 37, 1, 103-109 (1997).
• [20] D. V. Kudashov, H. Baum, U. Martin, M. Heilmaier, H. Ottel, „Microstructure and room temperature hardening of ultra fine grained oxide-dispersion strengthened copper prepared by cryomilling” Materials Science and Engineering A387-389, 768-771 (2004).
• [21] M. Nganbe, M. Heilmaier, “Modelling of particle strengthening in the ’ and oxide dispersion strengthened nickel-base superalloy PM3030 Materials Science and Engineering A387-389, 609-612 (2004).