ПРОЦЕСС ОКИСЛЕНИЯ В ТЕКСТУРОВАННЫХ ТОНКИХ ЛЕНТАХ ИЗ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ

  • Теона Романиевна Суаридзе Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук
  • Юлия Валентиновна Хлебникова Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук
  • Дмитрий Петрович Родионов Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук
  • Лада Юрьевна Егорова Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук
Ключевые слова: текстурованные ленты, бинарные медные сплавы, окисление, структура поверхности, комплексные оксиды

Аннотация

В настоящей работе проведено исследование развития процесса окисления в ряде бинарных медных сплавов (Cu – 40 % Ni, Cu – 30 % Ni, Cu – 1,6 % Fe, Cu – 0,4 % Cr). Определены преимущественные места зарождения очагов коррозии на поверхности текстурованных лент-подложек из сплавов Cu–Me (где Me=Ni, Cr, Fe) после отжига в окислительной атмосфере в течение 5, 30 и 250 мин при температуре 700 °С. Установлено, что окисление поверхности тонких лент из сплавов Cu – 0,4 % Cr и Cu – 1,6 % Fe происходит не однородно, в отличие от сплавов Cu – 40 % Ni и Cu – 30 % Ni. Более интенсивно очаги коррозии формируются на выделившихся частицах легирующего элемента – чистого хрома или железа, обладающих ОЦК-решеткой.

Обнаружено, что оксидная пленка, сформировавшаяся в результате длительного отжига, в сплавах Cu–Cr и Cu–Fe имеет большую толщину в области границ зерен. По данным рентгеноспектрального микроанализа, в спектрах, снятых с границ, регистрируется большее содержание кислорода, чем в центральной зоне зерна.

Показано, что в текстурованных лентах из сплавов Cu–Cr и Cu–Fe в процессе кратковременного отжига (700 °С, 5 и 30 мин) происходит не только окисление поверхности, но и внутреннее окисление лент. В результате электронно-дифракционного анализа было установлено, что в процессе окисления на частицах легирующего элемента при отжиге образуется слой комплексного оксида типа шпинели CuМе2O4 (Ме=Cr, Fe), в медной матрице при этом происходит выделение дисперсных оксидов меди, преимущественно Cu2O с незначительной долей CuO.

Биографии авторов

Теона Романиевна Суаридзе , Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

младший научный сотрудник

Юлия Валентиновна Хлебникова, Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Дмитрий Петрович Родионов, Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник

Лада Юрьевна Егорова , Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Литература

1. Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников / под ред. А. Гояла. М.: ЛКИ, 2009. 432 с.
2. Родионов Д.П., Гервасьева И.В., Хлебникова Ю.В. Текстурованные подложки из никелевых сплавов. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2012. 112 с.
3. Soubeyroux J.L., Bruzek C.E., Girard A., Jorda J.L. Thermal Treatments for Biaxially Textured Cu-Ni Alloys for YBCO Coated Conductors // IEEE Transaction on applied superconductivity. 2005. Vol. 15. № 2. Р. 2687–2690.
4. Tian H., Suo H.L., Mishin O.V., Zhang Y.B., Juul Jensen D., Grivel J.-C. Annealing behavior of a nanostructured Cu–45 at.%Ni alloy // Journal of Materials Science. 2013. Vol. 48. № 12. P. 4183–4190.
5. Girard A., Bruzek C. E., Jorda J.L., Ortega L., Soubeyrouxet J.L. Industrial Cu-Ni alloys for HTS coated conductor tape // Journal of Physics: Conference Series. 2006. Vol. 43. № 1. P. 341–343.
6. Gallistl B., Kirchschlager R., Hassel A.W. Biaxially textured copper–iron alloys for coated conductors // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 2012. Vol. 209. № 5. P. 875–879.
7. Varanasi C.V., Barnes P.N., Yust N.A. Biaxially textured copper and copper–iron alloy substrates for use in YBa2Cu3O7−x coated conductors // Superconductor Science and Technology. 2006. Vol. 19. № 19. P. 85–95.
8. Хлебникова Ю.В., Гервасьева И.В., Суаридзе Т.Р., Родионов Д.П., Егорова Л.Ю. Создание текстурованных лент-подложек из сплавов CuFe для высокотемпературных сверхпроводников второго поколения // Письма в Журнал технической физики. 2014. Т. 40. № 19. С. 27–33.
9. Chen X.P., Sun H.F., Chen D., Wang L.X., Liu Q. On recrystallization texture and magnetic property of Cu-Ni alloys // Materials Characterization. 2016. Vol. 121. P. 149–156.
10. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Гервасьева И.В., Егорова Л.Ю., Суаридзе Т.Р. Совершенная кубическая текстура, структура и механические свойства лент-подложек из немагнитных сплавов на основе меди // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. № 3. С. 73–83.
11. Varanasi C.V., Brunke L., Burke J., Maartense I., Padmaja N., Efstathiadis H., Chaney A., Barnes P.N. Biaxially textured constantan alloy (Cu 55 wt%, Ni 44 wt%, Mn 1 wt%) substrates for YBa2Cu3O7–x coated conductors // Superconductor Science and Technology. 2006. Vol. 19. № 9. P. 896–901.
12. Смирягин А.П., Смирягин Н.А., Белова Л.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия, 1974. 488 с.
13. Чембарисова Р.Г., Александров И.В., Ямилева А.М. Влияние структурных факторов на прочность и электропроводность объемных наноструктурных медных сплавов // Журнал технической физики. 2019. Т. 89. № 2. С. 192–201.
14. Budai J.D., Christen D.K., Goyal A., He Q., Kroeger D.M., Lee D.F., List F.A., Norton D.P., Paranthaman M., Sales B.C., Specht E.D. High {Tc} YBCO superconductor deposited on biaxially textured Ni substrate. US Patent № 5,968,877. 1999.
15. Norton D.P., Park C., Goyal A. Buffer architecture for biaxially textured structures and method of fabricating same. US Patent № 6,716,795. 2004.
16. Paranthaman M., Goyal A., Kroeger D.M., List F.A. Method for making MgO buffer layers on rolled nickel or copper as superconductor substrates. US Patent № 6,468,591. 2002.
17. Гараева М.Я., Черных И.А., Крылова Т.С., Шайнуров Р.И., Красноперов Е.П., Занавескин М.Л. Разработка подхода формирования эпитаксиальных структур YBa2Cu3Ox-интерслой-YBa2Cu3Ox с высокой токонесущей способностью // Письма в Журнал технической физики. 2014. Т. 40. № 20. С. 47–53.
18. Хлебникова Ю.В., Суаридзе Т.Р., Родионов Д.П., Егорова Л.Ю. Гервасьева И.В., Гуляева Р.И. Антикоррозионные свойства текстурованных лент-подложек из бинарных сплавов на основе меди // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. № 10. С. 1030–1037.
19. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы: отечественные и зарубежные марки. М.: Машиностроение, 2004. 336 с.
20. Тихонов Б.С. Тяжелые цветные металлы. М.: Цветметинформация, 1999. 416 с.
Опубликован
2019-12-30
Выпуск
Раздел
Технические науки