Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний
Розглянуто вплив структуроутворення на формування фізико-механічних властивостей мідної заготовки під час холодної комбінованої пластичної деформації зі зсувом (КПДЗ), яка полягає у волочiннi з крутінням зі зміною напрямку обертання на протилежний. Показано нелінійні зміни фізичних і механічних влас...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2010
|
| Назва видання: | Физика и техника высоких давлений |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69318 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний / М.О. Кралюк, О.Г. Пашинська, М.М. Мишляєв, І.І. Тищенко // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 3. — С. 120-125. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-69318 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-693182014-10-11T03:01:37Z Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний Кралюк, М.О. Пашинська, О.Г. Мишляєв, М.М. Тищенко, І.І. Розглянуто вплив структуроутворення на формування фізико-механічних властивостей мідної заготовки під час холодної комбінованої пластичної деформації зі зсувом (КПДЗ), яка полягає у волочiннi з крутінням зі зміною напрямку обертання на протилежний. Показано нелінійні зміни фізичних і механічних властивостей внаслідок конкурентного розвитку фрагментації і рекристалізації. Рассмотрено влияние структурообразования на формирование физико-механических свойств медной заготовки при холодной комбинированной пластической деформации со сдвигом (КПДС), которая заключается в волочении с кручением при изменении направления вращения на противоположное. Показаны нелинейные изменения физических и механических свойств вследствие конкурентного развития фрагментации и рекристаллизации. Structurization effect on the formation of physical and mechanical properties of copper billet under a cold combined plastic deformation with shear (CPDS) consisting in drawing with torsion with the rotation direction change. Nonlinear changes of physical and mechanical properties are due to competing development of grain subdivision and recrystallization. 2010 Article Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний / М.О. Кралюк, О.Г. Пашинська, М.М. Мишляєв, І.І. Тищенко // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 3. — С. 120-125. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 0868-5924 PACS: 61.72.Ff http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69318 uk Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Розглянуто вплив структуроутворення на формування фізико-механічних властивостей мідної заготовки під час холодної комбінованої пластичної деформації зі зсувом (КПДЗ), яка полягає у волочiннi з крутінням зі зміною напрямку обертання на протилежний. Показано нелінійні зміни фізичних і механічних властивостей внаслідок конкурентного розвитку фрагментації і рекристалізації. |
| format |
Article |
| author |
Кралюк, М.О. Пашинська, О.Г. Мишляєв, М.М. Тищенко, І.І. |
| spellingShingle |
Кралюк, М.О. Пашинська, О.Г. Мишляєв, М.М. Тищенко, І.І. Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Кралюк, М.О. Пашинська, О.Г. Мишляєв, М.М. Тищенко, І.І. |
| author_sort |
Кралюк, М.О. |
| title |
Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний |
| title_short |
Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний |
| title_full |
Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний |
| title_fullStr |
Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний |
| title_full_unstemmed |
Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний |
| title_sort |
формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69318 |
| citation_txt |
Формування фізико-механічних властивостей міді в умовах деформації волочінням, суміщеної з крутінням, зі зміною напрямку обертання на протилежний / М.О. Кралюк, О.Г. Пашинська, М.М. Мишляєв, І.І. Тищенко // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 3. — С. 120-125. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT kralûkmo formuvannâfízikomehaníčnihvlastivostejmídívumovahdeformacíívoločínnâmsumíŝenoízkrutínnâmzízmínoûnaprâmkuobertannânaprotiležnij AT pašinsʹkaog formuvannâfízikomehaníčnihvlastivostejmídívumovahdeformacíívoločínnâmsumíŝenoízkrutínnâmzízmínoûnaprâmkuobertannânaprotiležnij AT mišlâêvmm formuvannâfízikomehaníčnihvlastivostejmídívumovahdeformacíívoločínnâmsumíŝenoízkrutínnâmzízmínoûnaprâmkuobertannânaprotiležnij AT tiŝenkoíí formuvannâfízikomehaníčnihvlastivostejmídívumovahdeformacíívoločínnâmsumíŝenoízkrutínnâmzízmínoûnaprâmkuobertannânaprotiležnij |
| first_indexed |
2025-07-05T18:55:13Z |
| last_indexed |
2025-07-05T18:55:13Z |
| _version_ |
1836834319695347712 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 3
© М.О. Кралюк, О.Г. Пашинська, М.М. Мишляєв, І.І. Тищенко, 2010
PACS: 61.72.Ff
М.О. Кралюк1, О.Г. Пашинська2, М.М. Мишляєв3, І.І. Тищенко2
ФОРМУВАННЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ МІДІ
В УМОВАХ ДЕФОРМАЦІЇ ВОЛОЧІННЯМ, СУМІЩЕНОЇ З КРУТІННЯМ,
ЗІ ЗМІНОЮ НАПРЯМКУ ОБЕРТАННЯ НА ПРОТИЛЕЖНИЙ
1Донецький науково-дослідницький інститут Міністерства юстиції України
вул. Дубравна, 1б, м. Донецьк, 83102, Україна
2Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
вул. Р. Люксембург, 72, м. Донецьк, 83114, Україна
3Інститут металургії та матеріалознавства ім. О.О. Байкова РАН
Ленінський проспект, 49, м. Москва, 119991, Росія
Стаття надійшла до редакції 26 січня 2010 року
Розглянуто вплив структуроутворення на формування фізико-механічних власти-
востей мідної заготовки під час холодної комбінованої пластичної деформації зі
зсувом (КПДЗ), яка полягає у волочiннi з крутінням зі зміною напрямку обертання
на протилежний. Показано нелінійні зміни фізичних і механічних властивостей
внаслідок конкурентного розвитку фрагментації і рекристалізації.
Ключові слова: мідь, волочіння, крутiння, структура, властивості, комбінована
деформація
На сучасній стадії розвитку науки і техніки дослідники пропонують вико-
ристовувати КПДЗ як один з найефективніших способів отримання ульт-
радрібнозернистих напівфабрикатів. Цей спосіб полягає у волочінні зі зсу-
вом за рахунок прикладення сили, що тягне дріт через дві послідовно розта-
шовані конічні волоки з одночасним обертанням однієї з них [1]. Додаткове
прикладення навантаження, що крутить, дозволяє реалізувати жорсткішу
схему деформації в порівнянні з простим розтягуванням. Це сприяє форму-
ванню структури із зерном меншого розміру і досягненню більш високих
показників характеристик міцності. Проте в умовах одночасної дії наванта-
жень, які розтягують і крутять, в матеріалі разом з підвищенням міцності
відбувається зниження електропровідності та зростання пластичних власти-
востей [2].
Виконані останнім часом дослідження звертають увагу на комбіно-
вану обробку матеріалів, під час якої напрямок прикладення наванта-
ження змінюють на протилежний. Такий вид деформації супровод-
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 3
121
жується зміною кристалографічної текстури та ефектом, подiбним до
ефекта Баушингера [3,4].
У роботі [5] показано, що зі зміною напрямку прикладення деформуючо-
го навантаження відбувається протікання в структурі металів і сплавів таких
релаксаційних процесів, як повернення, полігонізація та рекристалізація, які
зумовлюють нелінійне змінення їх фізико-механічних властивостей. Проце-
си повернення, динамічної полігонізації і навіть рекристалізації in situ
відзначалися різними вченими у ході дослідження еволюції структури ма-
теріалів під час холодної пластичної деформації зі зміною напрямку дефор-
муючого навантаження [6–9]. Протікання повернення у процесі холодної
деформації скручуванням зі зміною напрямку обертання на протилежний
автори роботи [10] пояснюють зростанням температури до 90ºС. Дане зна-
чення температури оцінюється як середнє за зразком, тобто у локальному
місці зразка очікуватиметься більш високе її значення.
У напряму розвитку методів КПДЗ з’явилося багато робіт, які доповню-
ють і узагальнюють одна одну [11–13]. Проте пропоновані на даний час спо-
соби КПДЗ не можуть бути використаними для поточного виробництва,
оскільки накопичений матеріал щодо впливу КПДЗ на процеси структуроу-
творення вимагає узагальнення і створення теорії для цілеспрямованого
управління комплексом властивостей.
Метою даної роботи є експериментальне дослідження впливу структурної
зміни на формування фізико-механічних властивостей матеріалу під час вико-
ристання КПДЗ на прикладі експерименту з волочінням, суміщеним з розтягу-
ванням, зі зміною напрямку обертання на протилежний. Аналіз результатів тако-
го дослідження дозволяє розробити підхід до оптимізації схеми деформації, що
сприятиме отриманню нового комплексу фізико-механічних властивостей.
Матеріал і методика експерименту
Круглий дріт з міді марки М1 діаметром 6.5 mm протягували через чотири
послідовно розташовані конічні волоки з сумарним обтисненням 60%. Мар-
шрут традиційного волочіння наступний: 6.5 → 6.0 → 5.1 → 4.55 → 3.8 →
→ 3.2 → 2.75 → 2.54. Швидкість волочіння – 1 m/s. Потім проводили во-
лочіння за маршрутом 2.54 → 2.44 → 2.2 → 1.96 в умовах обертання в про-
тилежних напрямках волок (на ∅2.44 і 1.96 mm), а волоки на ∅2.54 і 2.2 mm
залишалися нерухомими.
Після деформації на зразках вимірювали електроопір 4-зондовим мето-
дом. Механічні випробування проводили із записом діаграми розтягування
на універсальній дослідницькій машині УТС-10 з системою мікрокомп’ю-
терного керування і максимальним навантаженням 10000 N. Робоча довжина
зразків складала 100 mm. За допомогою діаграм розтягування визначали такі
властивості міцності міді, як границя міцності та границя текучості. Для
точнішого визначення пластичності матеріалу розраховували відносне зву-
ження ψ за формулою [14]:
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 3
122
0 min
0
ψ 100%F F
F
−
= ,
де F0 – початкова площа поперечного перерізу зразка, Fmin – мінімальна
площа поперечного перерізу зразка після розриву.
За результатами вимірювань робили зрівняльний аналіз змінення харак-
теристик міцності та пластичності в залежності від ступеня деформації.
Для визначення розміру зерен і границь між зернами виготовляли шліфи,
які підлягали поліровці і травленню. Протравлювач містить наступні компо-
ненти: 50% HNO3, 25% H3PO4 та 25% CH–С–OH. Металографічний аналіз
зразків з міді марки М1 проводили на мікроскопі «Neophot-32», фотографу-
вали елементи структури за допомогою фотокамери «Nikon Coolpix 2000».
Результати експерименту та їх обговорення
У ході обробки мідної заготовки волочінням з крутінням в умовах зро-
стання ступеня деформації за рахунок збільшення кількості обертів під час
зміни напрямку обертання волок на протилежний відбувається неоднозначне
формування механічних властивостей. А саме, лише така характеристика, як
границя міцності, прямопропорційно залежить від ступеня деформації, чого
неможна сказати про границю текучості і відносне звуження (рис. 1).
0 10 20 30 40
0
100
200
300
N
σ 0.
2, σ
st
, M
Pa
0 10 20 30 40
0
10
20
30
40
50
ϕ,
%
N
а б
Рис. 1. Залежність границi текучості σ0.2, границi міцності σst (а) та відносного
звуження ψ (б) міді марки М1 від кількості обертів пiд час волочіння з крутінням:
• – σ0.2, ▲ – σst
У процесі крутіння в одному напрямку N1/N2 = 25/0 границя текучості
зростає, але під час зміни напрямку крутіння різко падає до вихідного неде-
формованого рівня. Як показав металографічний аналіз, це пов’язано з
протіканням в об’ємі матеріалу процесів динамічної полігонізації та рекри-
сталізації. Збільшення кількості обертів у ході зміни напрямку обертання
волок на протилежний призводить до перетворення фрагментованої струк-
тури на структуру змішаного типу з фрагментованими та рекристалізованими
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 3
123
зернами (50% і 50% площі шліфу відповідно). Зерна повернутi відносно одне
одного по поверхні границь зерен, що може свідчити про наявність
міжзеренної деформації. Зафіксовано двійники і субграницi в об’ємі зерен.
Подальше зростання ступеня деформації за рахунок збільшення кількості
обертів під час відмотки супроводжується зміненням рекристалізованої
структури на фрагментовано-рекристалізовану, тому доля площі, зайнятої
фрагментованою структурою, зростає до 70%.
Дуже складна картина мікроструктури спостерігається між смугами ков-
зання, сформованими під кутом 45º до вісі деформації. В них утворюються
скупчення великих рекристалізованих зерен (рис. 2), середній розмір яких
складає 20 μm, що може підтвердити протікання рекристалізації in situ.
0 10 20 30 40
2.0
2.2
2.4
2.6
ρ,
1
0–8
Ω
·m
N
Рис. 2. Мікроструктура міді марки М1 під час волочіння з крутінням (N = 75 rev),
ціна подiлки 10 μm
Рис. 3. Зміна відносного електроопору міді марки М1 від кількості обертів під час
волочіння з крутінням
В результаті дослідження поведінки електроопору після реалізації волочіння
зі зміною напрямку обертання на протилежний встановлено, що така зміна зу-
мовлює падіння значень електроопору (рис. 3) до рівня вихідного недеформо-
ваного стану (N = 35). Як відомо [15], рекристалізація супроводжується зни-
женням електроопору до значень даного показника у вихідному недеформова-
ному стані. Але відновлення деформації призводить до зростання електроопору
внаслідок формування значної кількості дефектів гратки [5,9].
Висновки
Таким чином, деформування волочінням з крутінням в умовах введення
додаткового змінення напрямку обертання на протилежний дозволяє отри-
мати разом з підвищеними показниками міцності високі показники пластич-
ності та електропровідності. Формування такого комплексу властивостей
пояснюється розвитком процесу активної рекристалізації, яка приходить на
зміну фрагментації. Тобто, зростання кількості обертів під час зміни знаку
крутіння дозволяє обирати необхідні значення електроопору та пластичності
в умовах збереження високих показників міцності.
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 3
124
Роботу виконано за фінансової підтримки конкурсного проекту Держав-
ного фонду фундаментальних досліджень України (ДФФД) і Російського
фонду фундаментальних досліджень (РФФД) № Ф 28/443-2009 р. «Струк-
турний стан і механічна поведінка наноструктурних металів і сплавів».
1. Деклараційний патент України UA 15030, МПК B21C1/02, B21F7/00, О.Г. Па-
шинська, В.М. Варюхін, І.І. Тищенко, Заявл. 28.11.05; Опубл. 15.06.06, Бюл. № 6.
2. О.Г. Пашинська, В.В. Пашинський, А.С. Домарева, І.І. Тищенко, МОМ № 4, 44
(2003).
3. Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, И.В. Лейрих, М.А. Антонова, И.И. Тищенко,
В.М. Ткаченко, ФТВД 14, № 4, 76 (2004).
4. Miroslaw Wrobel, Stanislaw Dymek, Marek Blicharski, Tomasz Moskalewicz, Met. i
odlew. 26, № 3, 153 (2000).
5. Е.Г. Пашинская, Физико-механические основы измельчения структуры при
комбинированной пластической деформации, Вебер, Донецк (2009).
6. В.М. Фарбер, О.В. Селиванова, Металлы № 3, 45 (2003).
7. E.G. Pashinskaya, M.M. Myshlyaev, S.Yu. Mironov, V.N. Varyukhin, The Physics of
Metals and Metallography 105, № 1, 79 (2008).
8. G. Monnet, B. Bacroix, J.-L. Lebrun, T. Ungar, Met. Mater. Trans. A33, 591 (2002).
9. C.D. Liu, M.N. Bassim, Metall. Trans. А24, 361 (1993).
10. Catherine Cordier-Robert, Benoit Forfert, Bernard Bolle, Jean-Jacques Fundenber-
ger, Albert Tidu, J. Mater. Sci. Full Set. 10.1007/s10853-007-2272-8 (2007).
11. Р.З. Валиев, Р.К. Исламгалиев, Н.Ф. Юнусова, МиТОМ № 2, 21 (2006).
12. А.Н. Тюменцев, М.В. Третьяк, Ю.П. Пинжин, А.Д. Коротаев, Р.З. Валиев, Р.К. Ис-
ламгалиев, А.В. Корзников, ФММ 90, № 5, 44 (2000).
13. А. Хензель, Т. Шпитель, Расчет энергосиловых параметров в процессе обработ-
ки металлов давлением: Справочник, Металлургия, Москва (1982).
14. И.В. Лейрих, С.И. Марчук, С.В. Петрущак, Методические указания к лабора-
торным работам по курсу «Механические свойства и конструктивная прочность
материалов», ДонНТУ, Донецк (2001), ч. 1.
15. Б.Г. Лившиц, Металлография, Металлургия, Москва (1990).
М.А. Кралюк, Е.Г. Пашинская, М.М. Мышляев, И.И. Тищенко
ФОРМИРОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕДИ
В УСЛОВИЯХ ДЕФОРМАЦИИ ВОЛОЧЕНИЕМ, СОВМЕЩЕННОЙ
С КРУЧЕНИЕМ, ПРИ ИЗМЕНЕНИИ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ
НА ПРОТИВОПОЛОЖНОЕ
Рассмотрено влияние структурообразования на формирование физико-
механических свойств медной заготовки при холодной комбинированной пласти-
ческой деформации со сдвигом (КПДС), которая заключается в волочении с круче-
нием при изменении направления вращения на противоположное. Показаны нели-
нейные изменения физических и механических свойств вследствие конкурентного
развития фрагментации и рекристаллизации.
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 3
125
Ключевые слова: медь, волочение, кручение, структура, свойства, комбинирован-
ная деформация
M.A. Kralyuk, E.G. Pashinskaya, M.M. Myshlyaev, I.I. Tishchenko
FORMATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES
OF COPPER UNDER DEFORMATION BY DRAWING COMBINED
WITH TORSION WITH ROTATION DIRECTION CHANGE
Structurization effect on the formation of physical and mechanical properties of copper
billet under a cold combined plastic deformation with shear (CPDS) consisting in draw-
ing with torsion with the rotation direction change. Nonlinear changes of physical and
mechanical properties are due to competing development of grain subdivision and re-
crystallization.
Keywords: copper, drawing, torsion, structure, properties, combined deformation
Fig. 1. Dependence of yield strength σ0.2 and ultimate strength σst (а) as well as of rela-
tive necking ψ (б) on the number of turns during drawing with torsion for copper of М1
quality: • – σ0.2, ▲ – σst
Fig. 2. Microstructure of the M1-quality copper under drawing with torsion (N = 75 rev),
scale factor 10 μm
Fig. 3. Changes in resistivity of the M1-quality copper as a function of the number of
turns under drawing with torsion
|