ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Cu–Cr–Si–Ce–La

О. В. Самойлова, Е. А. Трофимов, Н. А. Шабурова, В. И. Гераскин

Аннотация


Изучены фазовый состав и электропроводность 12 литых образцов сплавов системы Cu–Cr–Si–Ce–La. Концентрация хрома в образцах варьировалась от 0,5 до 1,0 мас. %; концентрация кремния – от 0,1 до 1,3 мас. %; концентрации редкоземельных металлов (церия и лантана) варьировались в интервале от 0,1 до 0,5 мас. %. Образцы исследовались методами растровой электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа, а также методом рентгенофазового анализа. Установлено, что в экспериментальных образцах сплавов в равновесии с твердым раствором на основе меди в зависимости от концентраций легирующих элементов могут находиться интерметаллиды Cu6Ce и Cu6La, включения металлического хрома, силициды хрома Cr3Si и Cr5Si3, а также силицид лантана и церия (La,Ce)Si2. В ходе работы была измерена микротвердость по Виккерсу на шлифах исследуемых образцов. По результатам проведенного исследования установлена зависимость значений показателя микротвердости HV от состава экспериментальных образцов. С увеличением концентрации кремния при фиксированных значениях содержания хрома, церия и лантана, показатель микротвердости растет. Также в ходе настоящей работы была измерена удельная электрическая проводимость экспериментальных образцов бесконтактным методом во вращающемся магнитном поле при температуре 20 ºС. В результате чего была определена зависимость удельной электрической проводимости образцов от концентраций легирующих элементов. Данные, полученные в ходе выполнения настоящей работы, могут быть интересны для практикующих материаловедов при анализе использования добавок редкоземельных металлов в бронзы.

Ключевые слова


система Cu–Cr–Si–Ce–La; фазовые равновесия; электропроводность медных сплавов

Полный текст:

PDF

Литература


Osintsev O.E., Fedorov V.N. Med’ i mednye splavy. Otechestvennye i zarubezhnye marki [Copper and Copper alloys. Domestic and Foreign Brands]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2004. 336 p.

Watanabe Ch., Monzen R., Tazaki K. Mechanical Properties of Cu–Cr System Alloys with and Without Zr and Ag. Journal of Materials Science, 2008, vol. 43, no. 3, pp. 813–819. DOI: 10.1007/s10853-007-2159-8

Chakrabarti D.J., Laughlin D.E. The Cr–Cu (Chromium–Copper) System. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1984, vol. 5, no. 1, pp. 59–68.

Yu Y., Wang C., Liu X., Kainuma R., Ishida K. Thermodynamics and Kinetics in Liquid Immiscible Cu–Cr–Si Ternary System. Materials Chemistry and Physics, 2011, vol. 127, pp. 28–39. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2010.11.033

Savitskiy E.M., Efimov Yu.V., Frolova T.M. Effect of Copper on the Structure and Superconducting Properties of Transition Metal Silicides. Bulletin of USSR Academy of Science. Inorganic Materials, 1979, vol. 15, no. 4, pp. 654–657. (in Russ.)

Xiao P., Derby B. The Wetting of Silicon Nitride by Chromium-containing Alloys. Journal of Materials Science, 1995, vol. 30, no. 23, pp. 5915–5922. DOI: 10.1007/BF01151505

Roy I.A., Fedyakina N.N., Revina N.I., Nikolaev A.K. [Investigation of the Phase Diagram of Cu–Cr–Si Alloys Rich in Copper]. Constructional and Precision Alloys of Non-Ferrous Metals: Thematic Collection of Scientific Works. Moscow, Metallurgy Publ., 1987. P. 28–33. (in Russ.)

Samoilova O.V., Trofimov E.A., Mikhailov G.G., Zaiceva O.V. Phase Equilibria Realized in the Copper-Rich Corner of the Phase Diagram of the System Cu–Cr–Si. Melts, 2015, no. 2, pp. 7–15. (in Russ.)

Korolkov A.M., Bezus E.V., Gurova L.M. Low-Alloy, High-Temperature Copper Alloys with High Electrical Conductivity. Bulletin of USSR Academy of Science. Metals, 1967, no. 1, pp. 150–155. (in Russ.)

Vorontsova L.A., Seleznev L.P. Influence of REM on the Properties of Conductor Copper. Metal Science and Heat Treatment, 1977, no. 3, pp. 41–44. (in Russ.)

Zhang Z., Lin G., Zhang Sh., Zhou J. Effects of Ce on Microstructure and Mechanical Properties of Pure Copper. Materials Science and Engineering A, 2007, vol. 457, no. 1-2, pp. 313–318. DOI: 10.1016/j.msea.2006.12.056

Li H., Zhang Sh., Chen Y., Cheng M., Song H., Liu J. Effects of Small Amount Addition of Rare Earth Ce on Microstructure and Properties of Cast Pure Copper. Journal of Materials Engineering and Performance, 2015, vol. 24, no. 8, pp. 2857–2865. DOI: 10.1007/s11665-015-1595-x

Zhou H., Tang Ch., Tong M., Gu Z., Yao Q., Rao G. Experimental Investigation of the Ce–Cu Phase Diagram. Journal of Alloys and Compounds, 2012, vol. 511, no. 1, pp. 262–267. DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.09.054

Duysemaliev U.K., Presnyakov A.A. The Solubility of Cerium in Copper and the Physical and Mechanical Properties of Copper–Cerium Alloys. Bulletin of USSR Academy of Science. Journal of Inorganic Chemistry, 1964, vol. 9, no. 9, pp. 2258–2259. (in Russ.)

Okamoto H. Cu–La (Copper–Lanthanum). Journal of Phase Equilibria, 2001, vol. 22, no. 5, pp. 594–595. DOI: 10.1361/105497101770332875

Chan W., Gao M.C., Doğan Ö.N., King P., Rollett A.D. Thermodynamic Assessment of Cr–Rare Earth Systems. Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 2009, vol. 30, no. 6, pp. 578–586. DOI: 10.1007/s11669-009-9581-3

Brodova I.G., Popel’ P.S., Barbin N.M., Vatolin N.A. Isxodnye rasplavy kak osnova formirovaniya struktury i svoystv alyuminievykh splavov [Initial Melts as a Basis for Forming the Structure and Properties of Aluminum Alloys]. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 2005. 369 p.

Shin D., Saal J.E., Liu Z.–K. Thermodynamic Modeling of the Cu–Si System. CALPHAD, 2008, vol. 32, no. 3, pp. 520–526. DOI: 10.1016/j.calphad.2008.05.003

Sufryd K., Ponweiser N., Riani P., Richter K.W., Cacciamani G. Experimental Investigation of the Cu–Si Phase Diagram at x(Cu)>0.72. Intermetallics, 2011, vol. 19, no. 10, pp. 1479–1488. DOI: 10.1016/j.intermet.2011.05.017

Munitz A., Gokhale A.B., Abbaschian G.J. The Ce–Si (Cerium–Silicon) System. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1989, vol. 10, pp. 73–78.

Bulanova M.V., Zheltov P.N., Meleshevich K.A., Saltykov P.A., Effenberg G., Tedenac J.-C. Lanthanum–Silicon System. Journal of Alloys and Compounds, 2001, vol. 329, no. 1-2, pp. 214–223. DOI: 10.1016/S0925-8388(01)01686-3

Bulanova M.V., Zheltov P.N., Meleshevich K.A. Lanthanum–Cerium–Silicon System. Journal of Alloys and Compounds, 2002, vol. 347, no. 1-2, pp. 149–155. DOI: 10.1016/S0925-8388(02)00772-71. Osintsev O.E., Fedorov V.N. Med’ i mednye splavy. Otechestvennye i zarubezhnye marki [Copper and Copper alloys. Domestic and Foreign Brands]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2004. 336 p.

Watanabe Ch., Monzen R., Tazaki K. Mechanical Properties of Cu–Cr System Alloys with and Without Zr and Ag. Journal of Materials Science, 2008, vol. 43, no. 3, pp. 813–819. DOI: 10.1007/s10853-007-2159-8

Chakrabarti D.J., Laughlin D.E. The Cr–Cu (Chromium–Copper) System. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1984, vol. 5, no. 1, pp. 59–68.

Yu Y., Wang C., Liu X., Kainuma R., Ishida K. Thermodynamics and Kinetics in Liquid Immiscible Cu–Cr–Si Ternary System. Materials Chemistry and Physics, 2011, vol. 127, pp. 28–39. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2010.11.033

Savitskiy E.M., Efimov Yu.V., Frolova T.M. Effect of Copper on the Structure and Superconducting Properties of Transition Metal Silicides. Bulletin of USSR Academy of Science. Inorganic Materials, 1979, vol. 15, no. 4, pp. 654–657. (in Russ.)

Xiao P., Derby B. The Wetting of Silicon Nitride by Chromium-containing Alloys. Journal of Materials Science, 1995, vol. 30, no. 23, pp. 5915–5922. DOI: 10.1007/BF01151505

Roy I.A., Fedyakina N.N., Revina N.I., Nikolaev A.K. [Investigation of the Phase Diagram of Cu–Cr–Si Alloys Rich in Copper]. Constructional and Precision Alloys of Non-Ferrous Metals: Thematic Collection of Scientific Works. Moscow, Metallurgy Publ., 1987. P. 28–33. (in Russ.)

Samoilova O.V., Trofimov E.A., Mikhailov G.G., Zaiceva O.V. Phase Equilibria Realized in the Copper-Rich Corner of the Phase Diagram of the System Cu–Cr–Si. Melts, 2015, no. 2, pp. 7–15. (in Russ.)

Korolkov A.M., Bezus E.V., Gurova L.M. Low-Alloy, High-Temperature Copper Alloys with High Electrical Conductivity. Bulletin of USSR Academy of Science. Metals, 1967, no. 1, pp. 150–155. (in Russ.)

Vorontsova L.A., Seleznev L.P. Influence of REM on the Properties of Conductor Copper. Metal Science and Heat Treatment, 1977, no. 3, pp. 41–44. (in Russ.)

Zhang Z., Lin G., Zhang Sh., Zhou J. Effects of Ce on Microstructure and Mechanical Properties of Pure Copper. Materials Science and Engineering A, 2007, vol. 457, no. 1-2, pp. 313–318. DOI: 10.1016/j.msea.2006.12.056

Li H., Zhang Sh., Chen Y., Cheng M., Song H., Liu J. Effects of Small Amount Addition of Rare Earth Ce on Microstructure and Properties of Cast Pure Copper. Journal of Materials Engineering and Performance, 2015, vol. 24, no. 8, pp. 2857–2865. DOI: 10.1007/s11665-015-1595-x

Zhou H., Tang Ch., Tong M., Gu Z., Yao Q., Rao G. Experimental Investigation of the Ce–Cu Phase Diagram. Journal of Alloys and Compounds, 2012, vol. 511, no. 1, pp. 262–267. DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.09.054

Duysemaliev U.K., Presnyakov A.A. The Solubility of Cerium in Copper and the Physical and Mechanical Properties of Copper–Cerium Alloys. Bulletin of USSR Academy of Science. Journal of Inorganic Chemistry, 1964, vol. 9, no. 9, pp. 2258–2259. (in Russ.)

Okamoto H. Cu–La (Copper–Lanthanum). Journal of Phase Equilibria, 2001, vol. 22, no. 5, pp. 594–595. DOI: 10.1361/105497101770332875

Chan W., Gao M.C., Doğan Ö.N., King P., Rollett A.D. Thermodynamic Assessment of Cr–Rare Earth Systems. Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 2009, vol. 30, no. 6, pp. 578–586. DOI: 10.1007/s11669-009-9581-3

Brodova I.G., Popel’ P.S., Barbin N.M., Vatolin N.A. Isxodnye rasplavy kak osnova formirovaniya struktury i svoystv alyuminievykh splavov [Initial Melts as a Basis for Forming the Structure and Properties of Aluminum Alloys]. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 2005. 369 p.

Shin D., Saal J.E., Liu Z.–K. Thermodynamic Modeling of the Cu–Si System. CALPHAD, 2008, vol. 32, no. 3, pp. 520–526. DOI: 10.1016/j.calphad.2008.05.003

Sufryd K., Ponweiser N., Riani P., Richter K.W., Cacciamani G. Experimental Investigation of the Cu–Si Phase Diagram at x(Cu)>0.72. Intermetallics, 2011, vol. 19, no. 10, pp. 1479–1488. DOI: 10.1016/j.intermet.2011.05.017

Munitz A., Gokhale A.B., Abbaschian G.J. The Ce–Si (Cerium–Silicon) System. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1989, vol. 10, pp. 73–78.

Bulanova M.V., Zheltov P.N., Meleshevich K.A., Saltykov P.A., Effenberg G., Tedenac J.-C. Lanthanum–Silicon System. Journal of Alloys and Compounds, 2001, vol. 329, no. 1-2, pp. 214–223. DOI: 10.1016/S0925-8388(01)01686-3

Bulanova M.V., Zheltov P.N., Meleshevich K.A. Lanthanum–Cerium–Silicon System. Journal of Alloys and Compounds, 2002, vol. 347, no. 1-2, pp. 149–155. DOI: 10.1016/S0925-8388(02)00772-7


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share