Способ текстурирования металлов Советский патент 1992 года по МПК C21D8/12 

Изобретение 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

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 (Тпл - Т 30-50 К), и создающего ориентированную объемную текстуру 2.

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.

е

Ч XI О

со ю ю

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 10s А/м2) в обрабатываемом образце при одновременном поддержании температуры образца су- щественно ниже его температуры плавления, менее 0,4 Тпл и вплоть до криогенных температур.

Сущность способа состоит в том, что при пропускании электрического тока в образце плотностью более 108-109 А/м2 в зависимости от рода металла и поддержании его температуры существенно ниже температуры плавления, менее 0,4 ТПл и вплоть до криогенных температур в металлах через 0,5-5 с наблюдается ориентированное тек- стурирование. При этом ось преимущественной ориентации текстуры совпадает с направлением вектора плотности тока в данной точке. После выключения тока или даже его уменьшения до 107 А/м2 текстура возвращается к исходному до обработки состоянию (0,5-10 с).

В предложенном способе текстуриро- вание наблюдается при пропускании постоянного и переменного (проверялось до 5-Ю4 Гц) токов. Однако, как и в прототипе, процессы преобразования текстуры протекали гораздо быстрее (в 3-4 раза) при импульсно- периодическом 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 А/м2, создает на экра+не круглое пятно радиуса R, а при токах более 108-109 А/м в зависимости от рода металла эллипс с главными полуосями а Р и ориентацией, показывающей, что ось преимущественного направления текстуры ориентирована вдоль вектора плотности тока в данной точке образца. Величина главной полуоси Ь зависит от тока (приблизительно, линейно) и в наших измерениях составляла 5-10 Р, при неизменной величине другой оси а у R, т.е. наблюдалась дифракция излучения на ориентированной текстуре.

2. Методом измерения вольт-амперных характеристик тонкопленочных образцов и

фолы выявлено изменение удельного сопротивления материала при токах более 10S-109 А/м2 в зависимости от рода металла. Сопротивление образцов изменялось на 20% и более. При этом наблюдалась ярко

выраженная анизотропия электросопротивления в плоскости образца.

Во всех измерениях указанными способами при снятии тока и даже его уменьшении до 107 А/м2 исследуемые параметры

возвращаются к исходным, имевшимся в образце до воздействия тока.

Таким образом, в предложенном способе наблюдается динамическое текстуриро- вание металла, исчезающее после

выключения либо уменьшения тока до 10 А/м2, в отличие от текстурирования металла в прототипе, где созданная текстура сохраняется после снятия тока. Существенным отличием предложенного способа текстурирования от прототипа является и то, что текстурирование при пропускании в образце тока определенной плотности производится при температуре образца существенно ниже его температуры плавления, менее 0,4 ТПл, что осуществляется интенсивным охлаждением образца. Охлаждение образцов производилось водой, сухой углекислотой, жидким азотом, а в ряде случаев для тонкопленочных образцов

(менее 0,2 мкм) достаточным было и естественное охлаждение на воздухе.

Положительный эффект от применения предложенного способа связан с реализацией металлической среды с управляемыми

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

Формула изобретения

1. Способ текстурирования металлов, включающий пропускание электрического тока в металлическом образце, вызывающего его нагрев, отличающийся тем, что с целью возможности реализации управляемой анизотропии физических свойств, пропускают ток плотностью более 10 А/м v одновременно поддерживают температуру образца ниже его температуры рекристаллизации.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что температуру образца поддерживают на криогенном уровне.

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 тек- стурирование 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.