New Approach In The Properties Evaluation Of Ultrafine-Grained OFHC Copper

Kvačkaj, T.; Kováčová, A.; Bidulská, J.; Bidulský, R.; Kočičko, R.

doi:10.1515/amm-2015-0180

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

New Approach In The Properties Evaluation Of Ultrafine-Grained OFHC Copper

Autorzy

Kvačkaj T. , Kováčová A. , Bidulská J. , Bidulský R. , Kočičko R.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0180

Warianty tytułu

Nowe podejście do oceny właściwości ultra drobnoziarnistej miedzi OFHC

Języki publikacji

Abstrakty

In this study, static, dynamic and tribological properties of ultrafine-grained (UFG) oxygen-free high thermal conductivity (OFHC) copper were investigated in detail. In order to evaluate the mechanical behaviour at different strain rates, OFHC copper was tested using two devices resulting in static and dynamic regimes. Moreover, the copper was subjected to two different processing methods, which made possible to study the influence of structure. The study of strain rate and microstructure was focused on progress in the mechanical properties after tensile tests. It was found that the strain rate is an important parameter affecting mechanical properties of copper. The ultimate tensile strength increased with the strain rate increasing and this effect was more visible at high strain rates (έ~10²s⁻¹) . However, the reduction of area had a different progress depending on microstructural features of materials (coarse-grained vs. ultrafine-grained structure) and introduced strain rate conditions during plastic deformation (static vs. dynamic regime). The wear behaviour of copper was investigated through pin-on-disk tests. The wear tracks examination showed that the delamination and the mild oxidational wears are the main wear mechanisms.

W pracy zbadano szczegółowo statyczne, dynamiczne i tribologiczne właściwości ultra drobnoziarnistej (UFG) beztlenowej miedzi o wysokiej przewodności cieplnej (OFHC). W celu oceny właściwości mechanicznych przy różnych szybkościach odkształcenia, miedź OFHC badano za pomocą dwóch urządzeń w warunkach statycznych i dynamicznych. Ponadto miedź poddano dwóm różnym sposobom przetwarzania, co umożliwiło badanie wpływu struktury. Badanie szybkości odkształcenia i mikrostruktury koncentrowało się na zmianie właściwości mechanicznych po próbie rozciągania. Stwierdzono, że szybkość odkształcania jest ważnym parametrem wpływającym na właściwości mechaniczne miedzi. Wytrzymałość na rozciąganie wzrosła ze wzrostem szybkości odkształcenia i ten efekt był bardziej widoczny przy dużej szybkości odkształcania (ε~10²s⁻¹) . Jednak zmniejszenie obrazu przebiegało inaczej w zależności od cech mikrostruktury materiałów (struktura gruboziarnista a struktura ultra drobnoziarnista) i zadanych warunków szybkości odkształcenia podczas odkształcenia plastycznego (warunki statyczne a warunki dynamiczne). Zużycie miedzi badano za pomocą testów zarysowania. Badanie ścieżek zużycia wykazało, że delaminacja i umiarkowane utlenienie to główne mechanizmy zużycia.

Słowa kluczowe

OFHC copper UFG ECAP strain rate fractography wear resistance

miedź OFHC UFG ECAP szybkość odkształcenia fraktografia odporność na zużycie

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

2015

Tom

Vol. 60, iss. 2A

Strony

605--614

Opis fizyczny

Bibliogr. 58 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kvačkaj T.

tibor.kvackaj@tuke.sk

Department of Metal Forming, Faculty of Metallurgy, Technical University of Košice, Slovakia

autor

Kováčová A.

Department of Metal Forming, Faculty of Metallurgy, Technical University of Košice, Slovakia

autor

Bidulská J.

Department of Metal Forming, Faculty of Metallurgy, Technical University of Košice, Slovakia

autor

Bidulský R.

Department of Metal Forming, Faculty of Metallurgy, Technical University of Košice, Slovakia

autor

Kočičko R.

Department of Metal Forming, Faculty of Metallurgy, Technical University of Košice, Slovakia

Bibliografia

[1] K.S. Kumar, H. Swygehnoven, S. Suresh, Acta Materialia 51, 5743 (2003), DOI: 10.1016/j.actamat.2003.08.032.
[2] Y.T. Zhu, G. T. Langdon, Materials Science and Engineering A 409, 234 (2005), DOI: 10.1016/j.msea.2005.05.111.
[3] K. Konopka, L. Litynska-Dobrzynska, J. Dutkiewicz, Archives of Metallurgy and Materials 58, 501, (2013), DOI: 10.2478/amm-2013-0026.
[4] S. Rusz et al., Archives of Metallurgy and Materials 59, 359, (2014), DOI: 10.2478/amm-2014-0060.
[5] M. Gajewska, J. Dutkiewicz, J. Morgiel, Journal of Alloys and Compounds 586, 423, (2014), DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.10.055.
[6] A. Kováčová et al., Acta Metallurgica Slovaca 16, 91 (2010).
[7] M.J. Mayo, Nanostructured Materials 9, 717 (1997).
[8] M.J. Mayo, J.R. Seidensticker, Dynamic grain growth as the key to superplasticity?, Proceedings of the TMS Fall Meeting, 1999 Julia R. Weertman Symposium; Cincinnati, OH, 179-190 (1999).
[9] H.E. Schaefer et al., Nanostructured Materials 6, 869 (1995).
[10] Yu.R. Kolobov, G.P. Grabovetskaya, I.V. Ratochka, K.V. Ivanov, Nanostructured Materials 12, 1127 (1999), DOI: 10.1016/S0965-9773(99)00311-6.
[11] Yu.R. Kolobov, G.P. Grabovetskaya, K.V. Ivanov, M.B. Ivanov, Interface Science 10, 31 (2002), DOI: 10.1023/A:1015128928158.
[12] C.C. Koch, Nanostructured Materials 9, 13 (1997).
[13] X. Zhang, H. Wang, R.O. Scattergood, J. Narayan, C.C. Koch, Materials Science and Engineering A 344, 175 (2003), DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00422-7.
[14] R. Bidulsky, J. Bidulska, M. Actis Grande, High Temperature Materials and Processes 28, 337 (2009).
[15] T. Kvackaj et al., Micron 43, 720 (2012), DOI: 10.1016/j.micron.2012.01.003.
[16] H. Gleiter, Progress in Materials Science 33, 223 (1989).
[17] P.G. Sanders, G.E. Fougere, L.J. Thompson, J.A. Eastman, J.R. Weertman, Nanostructured Materials 8, 243 (1997).
[18] U. Erb, Nanostructured Materials 6, 533 (1995).
[19] A.M. El-Sharik, U. Erb, G. Palumbo, K.T. Aust, Scripta Metallurgica et Materiala 27, 1185 (1992).
[20] R.Z. Valiev, T.G. Langdon, Progress in Materials Science 51, 881 (2006), doi: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.003.
[21] M. Besterci, T. Kvačkaj, L. Kováč, K. Sulleiová, Kovove Materialy 44, 101 (2006).
[22] M. Janeček, B. Hadzima, R.J. Hellmig, Y. Estrin, Kovove Materialy 43, 258 (2005).
[23] B. Hadzima et al., Materials Science Forum 503-504, 883 (2006).
[24] N. Izairi, F. Ajredini, M. Ristova, A. Vevecka-Priftaj, Acta Metallurgica Slovaca 19, 302 (2013), DOI: 10.12776/ams.v19i4.170.
[25] L. Navrátilová, L. Kunz, F. Nový, R. Mintách, Acta Metallurgica Slovaca 19, 88 (2013), DOI: 10.12776/ams.v19i2.92.
[26] M. Kulczyk, J. Skiba, W. Pachla, Archives of Metallurgy and Materials 59, 163, (2014), DOI: 10.2478/amm-2014-0026
[27] B. Leszczynska-Madej, P. Palka, M. Richet, Archives of Metallurgy and Materials 59, 313, (2014), DOI: 10.2478/amm-2014-0051
[28] R. Kočiško et al., Chemicke Listy 104, s330 (2010).
[29] M. Nemoto, Z. Horita, M. Furukawa, T.G. Langdon, Metals and Materials International 4, 1181 (1998).
[30] W. Wei, G. Chen, J.T. Wang, G. L. Chen, Rare Metals 25, 697 (2006), DOI: 10.1016/S1001-0521(07)60015-1.
[31] Y. Ma, M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, R.Z. Valiev, T.G. Langdon, Materials Transactions JIM 37, 336 (1996).
[32] S.X. McFadden, R.S. Mishra, R.Z. Valiev, A.P. Zhilyaev, A.K. Mukherjee, Nature 398, 684 (1999), DOI: 10.1038/19486.
[33] Z. Horita, T. Fujinami, M. Nemoto, T.G. Langdon, Metallurgical and Materials Transactions A 31, 691 (2000).
[34] Y.T Zhu, T.G. Langdon, JOM 56, 58 (2004).
[35] R.Z. Valiev, I.V. Alexandrov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe, Journal of Materials Research 17, 5 (2002).
[36] T. Kvackaj et al., Materials Letters 64, 2344 (2010), DOI: 10.1016/j.matlet.2010.07.047.
[37] A. Rusinek, J.R. Klepaczko, International Journal of Plasticity 17, 87 (2001), DOI: 10.1016/S0749-6419(00)00020-6.
[38] A. Niechajowicz, A. Tobota, Archives of Civil and Mechanical Engineering 8, 129 (2008).
[39] A. Mishra, et al., Acta Materialia 56, 2770 (2008), DOI: 10.1016/j.actamat.2008.02.023.
[40] P.J. Blau, Friction and Wear Transitions of Materials, Noyes Publications/Park Ridge, NJ 1989.
[41] T. Hanlon, A.H. Chokshi, M. Manoharan, S. Suresh, International Journal of Fatigue 27, 1159 (2005), DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2005.06.036.
[42] Z. Han, B. Yao, K. Lu, Acta Metallurgica Sinica 50, 238 (2014), DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00810.
[43] Z. Han, Y. Zhang, K. Lu, Journal of Materials Science and Technology 24, 483 (2008).
[44] R. Bidulský, M. Actis Grande, J. Bidulská, T. Kvačkaj, Materiali in Tehnologije 43, 303 (2009).
[45] J. Kovacik, M. Balog, S. Emmer, Kovove Materialy 52, 71 (2014), DOI: 10.4149/km2014271.
[46] E.C. Teague, F.E. Scire, T.V. Vorburger, Wear 83, 61 (1982).
[47] K.J. Stout, E.J. Davis, Wear 95, 111 (1984).
[48] E.P. Whitenton, P.J. Blau, Wear 124, 291 (1988).
[49] Y. Wang, L. Tingquan, Wear 194, 44 (1996).
[50] M. Rosso, G. Scavino, Surface Engineering 14, 217 (1998).
[51] R. Bidulský, M. Actis Grande, High Temperature Materials and Processes 27, 249 (2008).
[52] J. Bidulská, R. Bidulský, M. Actis Grande, Acta Metallurgica Slovaca 16, 146 (2010).
[53] R. Bidulský, J. Bidulská, M. Actis Grande, High Temperature Materials and Processes 32, 467 (2013).
[54] R. Bidulský, J. Bidulská, F. Arenas, M. Actis Grande, High Temperature Materials and Processes 31, 13 (2012).
[55] K. Bryla et al., Archives of Metallurgy and Materials 58, 481 (2013), DOI: 10.2478/amm-2013-0022.
[56] J. Bidulska et al., Archives of Metallurgy and Materials 58, 371 (2013), DOI: 10.2478/amm-2013-0002.
[57] J. Bidulska et al., Kovove Materialy 46, 339 (2008).
[58] T. Kvackaj et al., Archives of Metallurgy and Materials 58, 407 (2013), DOI: 10.2478/amm-2013-0008.

Uwagi

This work was financially supported by the VEGA 1/0325/14 project.

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-f78e64b8-3d89-4066-974d-274f6b5026d3