Способ текстурирования металлов

 

Изобретение относится к металлообработке и предназначено для изменения физической структуры металлов. Сущность изобретения: способ текстурирования металлов , включающий рекристаллизацию металлов за счет пропускания электрического тока в образце, вызывающего его нагрев. Новым является то, что пропускается электрический ток сверхвысокой плотности (более 10 А/м ) в обрабатываемом образце при одновременном поддерживании температуры образца существенно ниже его температуры плавления, менее 0,4 ТПл и вплоть до криогенных температур. При этом через 0,5-5 с наблюдается ориентированное текстурирование металла, ось преимущественной ориентации текстуры совпадает с направлением вектора плотности тока в данной точке. После выключения тока или даже его уменьшения до 10 А/м2 текстура возвращается к исходному состоянию до обработки 0,5-10 с.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 0 8/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

О (л)

О ) (21) 4242223/02 (22) 24,02.87 (46) 23,10,92. Бюл. N 39 (71) МГТУ им: Н.Э.Баумана (72) В,В.Сидоренков и С.Л.Тимченко (56) Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов, — М.: Металлургия, 1978.

Гордеев В.Ф. и др, Действие электрического тока на ориентацию металлов при рекристаллизации, Изв, СО AH СССР 1984, N.

16, сер. техн. наук, вь:п. 3, с. 137-139. (54) СПОСОБ ТЕКСТУРИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к металлообработке и предназначено для изменения физической структуры металлов. Сущность изобретения: способ текстурирования меИзобретение относится к металлообработке и предназначено для изменения физической структуры металлов.

Известен способ текстурирования металлов, включающий рекристаллизацию металлов за счет создания анизотропных напряжений в образце при его пластической деформации (1).

Данный способ позволяет изменять структуру металлов, при этом существенно меняются их многие физические характеристики, в частности возникает анизотропия этих свойств.

Недостатком указанного способа является то, что при текстурировании меняются размеры и геометрия обрабатываемого образца.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ

» БЫ 1770399 Al таллов, включающий рекристаллизацию металлов за счет пропускания электрического тока в образце, вызывающего его нагрев.

Новым является то, что пропускается электрический ток сверхвысокой плотности (более 10 А/м ) в обрабатываемом образце при одновременном поддерживании температуры образца существенно ниже его температуры плавления, менее 0,4 Т» и вплоть до криогенных температур. При этом через

0,5-5 с наблюдается ориентированное текстурирование металла, ось преимущественной ориентации текстуры совпадает с направлением вектора плотности тока в данной точке. После выключения тока или даже его уменьшения до 10 Аlм текстура

2 возвращается к исходному состоянию до обработки 0,5-10 с. текстурирования металлов, включающий рекристаллизацию металлов за счет пропускания электрического тока плотностью 10—

10 А/м в образце, вызывающего его нагрев до температуры, близкой, но ниже к температуре плавления (Т» — Т < 30-50 К), и создающего ориентированную объемную текстуру (21.

Этот способ отличается простотой и удобством практической реализации, позволяет менять физические характеристики металлов, например величину электрической проводимости, При этом размеры и геометрия обрабатываемого образца практически не меняются.

Недостатком рассматриваемого способа является сравнительно длительное время текстурирования (5-10 мин) и невозможность возврата к исходному до обработки состоянию текстуры образца.

1770399

Целью изобретения является ускорение процесса текстурирования и сохранение возможности возврата к исходному до обработки состоянию текстуры образца.

Поставленная цель достигается тем, что предложен способ текстурирования металлов, включающий рекристаллизацию металлов за счет пропускания электрического тока высокой плотности (более 10 А/м ) a

8 2 обрабатываемом образце при одновременном поддержании температуры образца существенно ниже его температуры плавления, менее 0,4 Т» и вплоть до криоген н ы х тем ператур, Сущность способа состоит в том, что при пропускании электрического тока в образце плотностью более 10 -10 А/м в за8 9 2 висимости от рода металла и поддержании его температуры существенно ниже температуры плавления, менее 0,4 Т«и вплоть до криогенных температур в металлах через

0,5-5 с наблюдается ориентированное текстурирование, При этом ось преимущественной ориентации текстуры совпадает с направлением вектора плотности тока в данной точке. После выключения тока или даже его уменьшения до 10 А/м текстура

7 2 возвращается к исходному до обработки состоянию (0,5-10 с).

В предложенном способе текстурирование наблюдается при пропускании посто4 янного и переменного (проверялось до 5 10

Гц) токов. Однако, как и в прототипе, процессы преобразования текстуры протекали горазда быстрее (в 3-4 раза) при импульснопериодическом токе.

Для выявления текстурирования металла и его динамики использовалось два метода:

1, Метод дифракции лазерного излучения на металлических зеркальных поверхностях.

Луч, отраженный от поверхности образца без тока в нем или притоках менее 10

Аlм, создает на экране круглое пятно оадиуса R, а при токах более 10 -10 А/м в

8 9 зависимости от рода металла эллипс с главными полуосями а Р и b > P с ориентацией, показывающей, что ось преимущественного направления текстуры ориентирована вдоль вектора плотности тока в данной точке образца, Величина главной полуоси "b" зависит от тока (приблизительно, линейно) и в наших измерениях составляла 5-10 Р, при неизменной величине другой оси а ы R, т,е. наблюдалась дифракция излучения на ориентированной текстуре.

2. Методом измерения вол ьт-амп ерн ых характеристик тонкопленочных образцов и

5 фольг выявлено изменение удельного сопротивления материала при токах более

10 -10 А/м в зависимости от рода металла.

Сопротивление образцов изменялось на

200, и более. При этом наблюдалась ярко

10 выраженная анизотропия электросопротивления в плоскости образца.

Во всех измерениях указанными способами при снятии тока и даже его уменьшении до 10 А/м исследуемые параметры

7 2

15 возвращаются к исходным, имевшимся в образце до воздействия тока.

Таким образом, в предложенном способе наблюдается динамическое текстурирование металла, исчезающее после

20 выключения либо уменьшения тока до 10

А/м, в отличие от текстурирования металла в прототипе, где созданная текстура сохраняется после снятия тока. Существенным отличием предложенного способа текстури25 рования от прототипа является и то, что текстурирование при пропускании в образце тока определенной плотности производится при температуре образца существенно ниже его температуры плавле30 ния, менее 0,4 Т». что осуществляется интенсивным охлаждением образца.

Охлаждение образцов производилось водой, сухой углекислотой, жидким азотом, а в ряде случаев для тонкопленочных образцов

35 (менее 0,2 мкм) достаточным было и естественное охлаждение на воздухе, Положительный эффект от применения предложенного способа связан с реализацией металлической среды с управляемыми

40 физическими характеристиками, так как в настоящее время не существует эффективных обратимых методов изменения физических параметров металлов.

Формула изобретения

45 1. Способ текстурирования металлов, включающий пропускание электрическогс тока в металлическом образце, вызывающегоегонагрев,отличающийся тем,что с целью возможности реализации управля.

50 емой анизотропии физических свойств, п2оопускают ток плотностью более 10 А/м

8 одновременно поддерживают температур образца ниже его температуры рекристал. лизации, 55 2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс тем, что температуру образца поддержива ют на криогенном уровне.