Учреждение Российской академии наук Институт физики...
DESCRIPTION
Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН г. Черноголовка, Московская обл., Россия. Возможности пакетной прокатки и диффузионной сварки для получения многослойных микро- и нанокомпозитных функциональных материалов В.П. Коржов , М.И. Карпов. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/1.jpg)
Учреждение Российской академии наук Институт
физики твердого тела РАН
г. Черноголовка, Московская обл., Россия
Возможности пакетной прокатки и диффузионной сварки для получения
многослойных микро- и нанокомпозитных функциональных материалов
В.П. Коржов, М.И. Карпов
![Page 2: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/2.jpg)
Работа посвящена исследованию многослойных ком-позитных материалов, в которых микро- и нанометровыми элементами выступают слои металла. Если в кристалличе-ских материалах размерным фактором является диаметр зерен то в многослойных композитах – толщина слоёв. Для получения многослойных нанокомпозитных материалов разработана технология повторяющейся пакетной прокатки. Суть технологии: вначале каждого цикла собирается много-слойный пакет, который подвергается сначала прокатке на вакуумном прокатном стане с предварительным нагревом, после чего пакет сваривается, превращаясь в монолитную заготовку, и затем прокатывается при комнатной температу-ре до ленты тонкого сечения. В первом цикле пакеты соби-рается из чередующихся фольг двух или более разнородных металлов или сплавов, а в каждом из последующих циклов уже из многослойных фольг после предыдущего цикла. Та-ким образом, отдельная фольга претерпевает колоссальную суммарную деформацию.
![Page 3: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/3.jpg)
Рис. 1. Получение многослойных композитов. Схема одного цикла
Сборка пакета
Вакуумная горячая прокатка
Холодная прокатка
Фольга толщиной 0,5 мм
Слой толщиной 10 нм за три цикла
Многослойные композиты: Cu/Fe, Cu/Nb, Cu(Nb/NbTi), Cu[Cu(Nb/NbTi)], Cu(Nb/NbZr), Cu/Ag.
Отличительная особенность этой группы композитов заключалась в том, что ожидаемые свойства, например сверхпроводящие, проявлялись непосредственно после прокатки в последнем цикле.
![Page 4: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/4.jpg)
В сверхпроводящих композитах с сплавами Nb-30 и 50 масс.%Ti закрепление вихревых нитей происходило на межслойных границах. Об этом свидетельствовала анизо-тропия критической плотности тока jc||/jc, достигавшая в магнитном поле 7 Тл гигантских значений 1000-2000, если критический ток измерять при параллельной (||) и перпенди-кулярной () ориентации плоскости прокатки композита по отношению к направлению внешнего магнитного поля.
Композит Cu(Nb/NbTi)
Рис. 2. Микроструктура поперечного сечения многослойных лент Cu/Nb/Nb31Ti: а – растровая электронная микроскопия; б и в –
просвечивающая электронная микроскопия,
а б в
![Page 5: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/5.jpg)
2 3 4 5 6 710
100
1000
10000
100000 8
7
6
5
4
3
2
1
j c, А
/см
2
Магнитное поле, Т1 10 100
1
10
100
1000
Ани
зотр
опи
я j c
Толщина NbTi-слоя, нм
- 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6
Рис. 3. Зависимости jc от H для композита Nb/Nb30Ti
Рис. 4. jc/jc в зависимости от толщины слоя из сплавов ниобия с 31 (1, 2 и 6) и 50%Ti (3-5) в Н = 6 Т
Н плоскости прокатки
Н || плоскости прокатки
Композит Ni/AlВторая группа – композиты из металлов c неограниченной растворимостью или образующих химические соединения: Nb/Al, Ni/Al, Nb/Ti, Ti/Ni, Ti/Al и трёхкомпонентный композит Cu12Sn/(Cu/Nb). Они являются исходными для получения функциональных материалов после термической обработки.
![Page 6: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/6.jpg)
Ni3Al
Ni(Al)
Рис. 5. Композит Ni/Al. Диффузионная сварка под давлением (а) 600С/2 ч + 1100C/30 мин; слоистая структура – чередующиеся слои Ni3Al и тв. р-ра
Al в Ni; (б) 600С/2ч + 1100C/1 ч; структура – слои соединения Ni5Al3
а б
![Page 7: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/7.jpg)
TiNi3
TiNi
Ti2Ni
тв. р-р Ni в Ti
Композит Ti/Ni
Рис. 6. Микроструктура поперечного сечения микрокомпозитной ленты TiNi : (a) после прокатки и отжига при 800С; (б) после прокатки и
термической обработки при 1000С по давлением; структура – эвтектика TiAl + TiNi3 (игольчатые выделения), как основная структурная
составляющая и выделения интерметаллида TiNi3
TiNi3
a б
![Page 8: Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081503/56814967550346895db6ba72/html5/thumbnails/8.jpg)
Нанокомпозит Cu[Cu12Sn/(Cu/Nb)]
Cu12Sn4 Cu/Nb-
фольги после 2-го циклаCu
Cu(Sn)
Cu(Nb)/Nb3SnCu
Отжиг при 600-950С
Cu
Cu(Sn)
Cu(Sn)/Nb3Sn2 3 4 5 6 7
10000
100000
Sn 5.4-600oC, 265 ч
jc рассчитано на
всё сечение
H параллельно плоскости прокатки
2
1
2
1Н перпендикулярноплоскости прокатки
jc рассчитано
на сечение Сu/Nb
j c, А/с
м2
Магнитное поле, Т