Mikrostruktura měděných, rotačně kovaných tyčí s příměsí uhlíkaté frakce

J. Kopeček 1*, L. Kunčická2, T. Kmječ1, J. Walek2, D. Šimek1, U. Ahmed1, J. Duchoň1, A. Bhardwaj1 and R. Kocich2

1 FZU – Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Praha, Czech Republic,

2 Faculty of Materials Science and Technology, VŠB–Technical University of Ostrava, Ostrava-Poruba, Czech Republic

 

Jednou z hlavních aplikačních oblastí mědi jsou elektrické vodiče, což je odrazem jejích výborných vodivostních vlastností [1]. Náležitě čistá a vyžíhaná měď má excelentní vodivost, která však klesá vlivem příměsových atomů, stejně jako vlivem plastické deformace. Přesto byla pozorována výborná vodivost materiálů připravených některými metodami značné plastické deformace, které vedou k tvorbě nanodvojčat [2]. Jednou z metod, kterou je možné připravit takovou mikrostrukturu je rotační kování [3].

V prezentované práci se věnujeme  materiálům připraveným kompaktizací prášku se sférickými zrníčky a příměsí uhlíkaté fáze deponované na povrch prášků. Koncept vychází z předchozích experimentů s kováním kompaktní čisté mědi [4,5] a materiálů připravených kompaktizací prášků s příměsí oxidů [6]. Elektrické vodivost takto připravených materiálů v ose kování přesahuje vodivost konvenčně žíhané mědi IACS (International Annealed Copper Standard).

Vykované tyče připravené na VŠB – TU Ostrava byly použity pro přípravu metalografických vzorků, případně dále žíhány a všechny stavy byly standardně zkoumány pomocí SEM (Tescan FERA 3), EDS a EBSD (EDAX Octane super 60 mm2 a Digiview IV), TEM (Jeol JEOL 2000 FX) a XRD (Panalytical X´Pert). Pro vyhodnocení mikrostruktury pomocí EBSD byl použit software OIM 9 využívající sférických harmonických funkcí pro určení orientace krystalové mříže.

Potvrdili jsme, že rotační kování prášků s obsahem uhlíkaté fáze vede ke vzniku textury s komponentami á100ñ a á111ñ v ose kování, což je podobné chování jaké bylo pozorováno u kování  při teplotě kapalného dusíku, které vytváří silnou texturu ve směru á111ñ v ose kování, složka ve směru á100ñ je oproti čistému materiálu výrazně slabší. Zrna jsou ve směru osy tyče protažena, ale jsou významně kratší než v kovaném materiálu. Pomocí TEM byly pozorovány dislokace v kovaném materiálu, avšak nikoli precipitáty. Zaměřili jsme se také na směrovou závislost elektrické vodivosti vzhledem k osám kování.

 

[1] J. R. Davies (Ed), ASM Specialty Handbook, Copper and Copper Alloys, Materials Park, ASM International, 2001.

[2] L. Lu, Y.F. Shen, X.H. Chen, L.H. Qian, K. Lu, Ultrahigh strength and high electrical conductivity in copper, Science, 304 (2004), 422-426.

[3] X. Ke, J. Ye, Z. Pan, J. Geng, M.F. Besser, D. Qu, A. Caro, J. Marian, R.T. Ott, Y.M. Wang, F. Sansoz, Ideal maximum strengths and defect-induced softening in nanocrystalline-nanotwinned metals, Nature Materials, 18 (2019), 1207-1214.

[4] J. Kopeček, L. Bajtošová, P. Veřtát, D. Šimek, (Sub)structure Development in Gradually Swaged Electroconductive Bars, Materials, 16 (2023)  5324-1 – 5324-12.

[5] R. Kocich, L. Kunčická, Crossing the limits of electric conductivity of copper by inducing nanotwinning via extreme plastic deformation at cryogenic conditions, Mat. Char. 207 (2024) 113513.