Введение 4
1. Обзор литературы 6
1.1. Методика интенсивной пластической деформации кручением 6
1.2. Свойства меди и её сплавов 9
1.3. Свойства сплава БрБ2 12
2. Объекты и методики 18
2.1. Цели 18
2.2. Объекты 18
2.3. Методики 19
3. Результаты исследований 24
Заключение 30
Список литературы
На протяжении всей истории человечества медь и её сплавы играли одну из важнейших ролей для становления человечества как вида, во многом определив и обеспечив пути его развития. Начиная с
бронзового века и до сегодняшних дней, медные сплавы являются одними из важнейших материалов, находящих применение в различных
областях промышленности и техники. Вместе с тем исследователи всего мира не останавливаются в процессе развития и изучения методов
эффективного воздействия на данные материалы для улучшения их
функционально-механических свойств.
Медь - мягкий металл, отличающийся хорошей электро- и теплопроводностью. Для направленного изменения и варьирования комбинации
механических и функциональных свойств принято применять сплавы
меди с различными элементами. Основными сплавами меди являются
броза – сплав меди с оловом, и латунь – сплав меди с цинком. Каждый
из них в свою очередь формирует целый класс материалов, и может содержать широкий ряд других химических элементов таких как висмут,
алюминий, кремний и другие.
Сплав бериллия с медью отличается от остальных медных сплавов
своей высокой прочностью и выдающими усталостными свойствами.
Изменение концентрации бериллия позволяет направленно изменять
сочетание механических и функциональных свойств. Так, сплав с низким содержанием бериллия (0,3 – 0,7 вес. %) демонстрирует хорошую
тепло- и электропроводность, но меньшую прочность, в то время как
увеличение содержания бериллия до 2,5 вес. % приводит к увеличению
предела текучести до 1200 МПа и обеспечивает хорошую усталостную
выносливость. Высокопрочные меднобериллиевые сплавы широко применяются для производства деталей механизмов ответственного назначения, пружин, подшипников, штампов и не искрящего инструмента.
Одним из примечательных методов направленного изменения свойств
металлов является интенсивная пластическая деформация (ИПД). Данная методика многие годы вызывает большой интерес у исследователей,
4поскольку применение некоторых её разновидностей, таких как равноканальное угловое прессование (РКУП) и интенсивная пластическая
деформация кручением (ИПДК), позволяет добиться измельчения зерна до размеров 5 нанометров, что неизбежно ведет к формированию
новых научных принципов и закономерностей, применяемых к данным
материалам. Существует множество работ как российских, так и зарубежных ученых наглядно показывающих, как данные методики приводят к улучшению немаловажных свойств медных сплавов, таких как
прочность, выносливость и тепло- и электропроводность. Поскольку бериллиевые бронзы уже сами по себе обладают выдающимися параметрами, то изучение влияния методов ИПД на их свойства представляется интересной задачей, решение которой, помимо расширения границ
применения бериллиевых бронз, будет способствовать определению кинетики деформационного упрочнения легированных медных сплавов.
Таким образом, целью данного исследования явилось первичное изучение свойств бериллиевой бронзы и особенностей влияния интенсивной
пластической деформации на её механические свойства.
В ходе решения поставленной задачи была изучена кинетика старения сплава БрБ2 в крупнозернистом и наноструктурированном методом ИПДК состоянии. Показано, каким образом выбор режима термомеханической обработки влияет на механическое поведение изучаемого
сплава. Результаты исследования показали, что ИПДК способно оказывать сильное влияние на свойства материала и в будущем требуется
более тщательное изучение аспектов дисперсионного упрочнения данного класса материалов современными методами изучения состояния
вещества, такими как электронная микроскопия и дифференциальная
сканирующая калориметрия.
Все поставленные в исследовании задачи были успешно выполнены, а по полученным результатам работы можно сделать следующие
заключения:
1. Результаты исследования кинетики старения крупнозернистого сплава БрБ2 после гомогенизирующего отжига при температуре 780°С
в течение 30 минут методами измерения значения микротвердости
показали, что изменение температуры и времени выдержи в широких диапазонах позволяет достигать значений микротвердости
материала в интервале от 95 до 405, а оптимальными параметрами старения является выдержка при температуре 325°С в течение
5 часов.
2. Исследование влияния параметров старения показало, что в зависимости от времени выдержки при температуре 325°С механические
свойства сплава БрБ2 могут изменяться от крайне пластического,
характеризующегося пределом текучести 130 МПа и деформацией
до разрушения порядка 70-75 %, до хрупкого, характеризующегося пределом текучести 1280 Мпа и деформацией до разрушения
6%.
3. Установлено что интенсивная пластическая деформация кручением увеличивает значение микротвердости исходного отожжённого при температуре 780°С в течение 30 минут материала с 95 до
390, что говорит о значительном уменьшении размеров зерна до
наноразмеров в процессе деформирования.
4. Установлено влияние температуры и времени выдержки в широком диапазоне на значение микротвердости сплава БрБ2 подвергнутого ИПДК. Показано, что выбор параметров старения нанострукурированного материала может служить для направленного изменения его механических свойств, а максимально значение
достигаемой твердости оставляет 460.
305. Исследование механических свойств сплава БрБ2 подвергнутого
ИПДК и старению, показало, что материал способен демонстрировать значение предела прочности 1375 МПа и пластичности 3%
при старении при температуре 275°С в течение 10 часов.
