Введение
Медь и ее сплавы традиционно используются в электротехнике и приборостроении в качестве проводниковых материалов [1]. Для повышения прочностных свойств медных проводников используются разные подходы: дисперсионное твердение [2], введение упрочняющих наноразмерных оксидов, карбидов или нанотрубок [3], создание металлических многожильных композитов [4] и т.д. Обязательным условием всех этих способов упрочнения является сохранение основной функциональной характеристики проводника: высокой электропроводности.
Ранее нами было предложено рассмотреть в качестве проводящей матрицы сплавы Cu-Pd с содержанием палладия менее 6 ат.% [5]. Такие сплавы характеризуются относительно высокой электропроводностью и повышенной коррозионной стойкостью. Однако, структура и физико-механические свойства сплавов меди с содержанием палладия менее 10 ат.% ранее практически не исследовались. К примеру, на общепринятой фазовой диаграмме (рис.1), на левой границе раздела беспорядок-порядок (разупорядоченный α-твердый раствор – сверхструктура типа L12) отсутствуют экспериментальные точки [6]. Между тем, доменные границы, формирующиеся в ходе атомного упорядочения по типу L12, служат весьма эффективным тормозом для движения дислокаций, что будет способствовать повышению механических свойств. Поэтому создание тройного сплава Cu-Pd-Ag с малым содержанием палладия и выделение в упорядоченной медно-палладиевой матрице фазы на
|
| Рис.1. Участок фазовой диаграммы сплавов системы Cu-Pd [6]. Вертикальной линией показан состав исследуемого сплава. Символами (□) обозначены температуры обработки. |
основе серебра может привести к получению высокопрочного проводникового материала. Ранее аналогичный подход уже был апробирован нами на сплавах Cu-Pd-Ag с более высоким содержанием палладия [7].
Для решения этой задачи необходимо провести более подробное изучение структуры и свойств упорядочивающихся по типу L12 сплавов Cu-Pd, содержание палладия в которых не превышает 10 ат.%. Результатом такого исследования может быть уточнение "медного угла" фазовой диаграммы системы Cu-Pd. К примеру, на фазовой диаграмме сплав с содержанием 8 ат.% палладия помещен в двухфазную область (беспорядок+порядок). Однако, кинетика атомного упорядочения в нем не исследована, температурные интервалы превращения неизвестны.
Целью данной работы является выяснение кинетики атомного упорядочения и уточнение температурной границы фазового превращения беспорядок→порядок в сплаве медь-палладий с содержанием палладия 8 ат.%.
Материал и методы исследования
Выплавка сплава производилась из меди и палладия чистотой 99.98% в вакууме не хуже 10-2 Па методом двойного переплава с разливкой в графитовый тигель. По результатам рентгеновского микроанализа на приборе Superprobe JCXA-733 (ускоряющее напряжение 25 кВ, ток зонда 50 нА), полученный сплав содержит 8 ат.% палладия.
Слиток диаметром 5 мм гомогенизировался в течение 3 часов при температуре 850ºС с последующей закалкой в воду. Затем слиток подвергался деформации без промежуточных отжигов до получения образцов требуемого размера. Для проведения дифрактометрических исследований и измерений микротвердости использовались пластины, полученные прокаткой слитка до толщины 0.2 мм (е≈3.5). Из тонкой фольги толщиной 0.1 мм (е≈4,4) изготавливались образцы для просвечивающей электронной микроскопии. Кроме того, для измерений удельного электросопротивления сплава на различных стадиях формирования структуры использовались проволочные образцы, полученные волочением до Ø 0.22 мм (е≈7.1).
Для изучения процессов перестройки структуры и эволюции свойств проводились длительные отжиги в интервале температур от 200 до 400°С (с шагом в 50°) с последующим охлаждением в воде. Для получения максимально упорядоченного состояния использовалась длительная термообработка, которая состояла в ступенчатом охлаждении сплава от 300оС через 50о, с выдержкой на каждой ступени по 2 недели. Все термообработки выполнялись в вакуумированных кварцевых или стеклянных ампулах.
Для проведения рентгеноструктурного анализа (РСА) использовался дифрактометр DMAX 2200 фирмы Rigaku. Резистометрические исследования проводились на компьютеризированной установке в специальной ячейке с использованием четырехконтактного метода при постоянном токе 20 мA. Измерение удельного электросопротивления (ρ) проводилось как при комнатной температуре, так и при нагреве и охлаждении со скоростью 120 град/час.